CN105883993A

CN105883993A - 一种新型硫酸铁混凝剂的生产方法

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Publication number: CN105883993A
Application number: CN201410548266.XA
Authority: CN
Inventors: 樊冠球
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-10-14
Filing date: 2014-10-14
Publication date: 2016-08-24

Abstract

美国等西方发达国家近二十多年来的生产实践表明，用三价铁盐混凝剂取代铝混凝剂作净水剂，混凝处理时投加了石灰，我国自来水水质与国际先进水平相比所存在的种种问题便都可获得解决。本发明中的新型硫酸铁混凝剂就是为解决所需三价铁盐混凝剂的货源问题而研制。此混凝剂是颗粒状固体型产品。生产此混凝剂只需硫酸亚铁和硫酸两种原料，所需氧化剂是空气中的氧气，不用钱买。生产中将Fe²⁺氧化成Fe³⁺的转化率不低于97％；产品卫生质量安全可靠；产品包装、运输、储存、溶解使用等都很方便。

Description

一种新型硫酸铁混凝剂的生产方法

技术领域：本发明属化工领域，一种新型硫酸铁混凝剂的生产方法。此混凝剂适用于生活饮用水处理，也适用于工业给水、工业废水和生活污水处理。

(一)背景资料

1.我国绝大多数城市自来水厂是地表水源水厂，采用的是常规水处理工艺：混凝→沉淀→过滤→氯消毒。我国自来水水质与发达国家相比还有很大差距：(1)发达国家的自来水可以直接饮用；我国自来水卫生质量差，不能直接饮用；(2)我国城市供水管网漏水率平均高达21.5％，与发达国家相比高得太多，每年漏掉的自来水多达100亿立方米，经济损失十分巨大；(3)我国自来水处理仍采用铝混凝剂作净水剂，自来水中残余铝含量高，此铝是一种慢性毒物，长期饮用这样的的自来水能引发老年痴呆症等多种顽症。

在化学元素周期表中：铝属兩性元素；铁属成碱元素，微具两性。所以三价铁盐混凝剂的水处理特性与铝混凝剂的相比很不相同，优点很多。美国、欧盟、日本等发达国家的自来水厂近二十多年来的生产实践表明，用三价铁盐混凝剂取代铝混凝剂作净水剂，混凝处理时投加了石灰，我国自来水水质所存在的上述三个重要问题便都可获得解决。

2.改用三价铁盐混凝剂作净水剂必须要有充足的、质量符合饮用水处理要求的三价铁盐混凝剂货源。可采用的三价铁盐混凝剂主要有硫酸铁和三氯化铁两种。

用黄铁矿(FeS₂)作原料生产硫酸利用的是其中的硫，铁则留存在残渣中，绝大部分以Fe₂O₃形态存在，少部分以FeO形态存在。硫酸铁混凝剂一般用硫酸处理上述残渣制成。产品中含有较多的硫酸亚铁；游离硫酸含量也高，并且含量不稳定，经常变化。由于此硫酸铁混凝剂产品质量差，难于使用，所以自来水处理中很少采用硫酸铁混凝剂作净水剂。

自来水处理中使用的三价铁盐混凝剂主要是三氯化铁。由于受到生产原料氯气货源的限制，此混凝剂的产量远不能满足市场需求。

本专利申请中的新型硫酸铁混凝剂，主要为解决自来水处理用三价铁盐混凝剂的货源问题而研制。

国内外市场上有两种硫酸铁混凝剂产品：一为无水硫酸铁Fe₂(SO₄)₃；一为硫酸铁九水物Fe₂(SO₄)₃·9H₂O。本发明中的硫酸铁产品是Fe₂(SO₄)₃·xH₂O，式中x值可在1～8范围内任意选择，实际生产中取5左右为宜。这是过去从未有过的硫酸铁混凝剂产品，故称之为新型硫酸铁混凝剂。

(二)生产方法

此新型硫酸铁混凝剂是颗粒状固体型产品。生产此混凝剂只需硫酸亚铁FeSO₄·7H₂O和硫酸两种原料；所需氧化剂是空气中的氧气，到处都有，不用钱买。

1.生产此混凝剂应用了两项自然法则

(1)硫酸亚铁(FeSO₄·7H₂O)颗粒在空气中可逐渐风化而失去一部分结晶水，颗粒表面的分子易被空气中的氧气氧化变成黄褐色的碱式硫酸铁Fe(OH)SO₄：

4Fe SO₄+O₂+2H₂O＝4Fe(OH)SO₄

(2)上述碱式硫酸铁中的羟基可用硫酸中和掉，生成物便是硫酸铁：

2Fe(OH)SO₄+H₂SO₄＝Fe₂(SO₄)₃+2H₂O

2.生产步骤和方法

(1)将热空气通入硫酸亚铁颗粒层，使硫酸亚铁颗粒脱去部分结晶水变成疏松体。将疏松体在≤250℃热空气温度下与空气中的氧气进行氧化反应制成中间产品碱式硫酸铁Fe(OH)SO₄。

(2)在碱式硫酸铁中间产品中加浓硫酸中和其所含羟基，生成物是无水硫酸铁Fe₂(SO₄)₃。加酸量按照配置混凝剂溶液时溶液pH值不超过1.5为准，否则溶液中的硫酸铁水解后会发生沉淀。

(3)在上述无水硫酸铁中加适量水使之变成水合物Fe₂(SO₄)₃·xH₂O，式中x值可在1～8范围内任意选择，实际采用的x值以5左右为宜。

(三)此新型硫酸铁混凝剂及其生产方法的特点

1.生产此混凝剂只需硫酸亚铁和硫酸两种原料，货源充足。氧化剂是空气中的氧气，到处都有，不用钱买。所以此混凝剂可以大量生产，产量不受限制。这样，自来水处理等用三价铁盐混凝剂的货源问题便可获得解决。

2.用热空气将硫酸亚铁在固体状态下氧化成碱式硫酸铁，Fe²⁺氧化成Fe³⁺的转化率不低于97％。所采用的硫酸亚铁和硫酸的质量必须符合国家标准的要求，在此情况下，制成的硫酸铁混凝剂产品的卫生质量便安全可靠，有保证。

3.无水硫酸铁的特点是在冷水中难溶解，使用时配置溶液时需用热水溶解，使用费事。硫酸铁九水物的特点是在空气中易潮解，需用密闭容器包装，运输、储存不便。此新型硫酸铁混凝剂的特点是Fe₂(SO₄)₃·xH₂O中的x值取5左右时：产品不易潮解，所以包装、运输、储存方便；此产品在冷水中易溶解，使用时配置溶液时简单、迅速。总的说来，此产品的包装、运输、储存、溶解使用等都很方便。

4.根据生产规模的不同，小规模生产时可采用批量生产法；大规模生产时将硫酸亚铁加工成碱式硫酸铁可用流水线连续生产，速度快。

5.此混凝剂的生产工艺本身不产生废水和废渣，也不排放有毒有害气体。从原料、生产工艺、产品特性等多方面看，此混凝剂符合绿色产品要求。

Claims

1.将热空气通入硫酸亚铁FeSO₄·7H₂O颗粒层，使硫酸亚铁颗粒脱去部分结晶水变成疏松体。将疏松体在≤250℃热空气温度下与空气中的氧气进行氧化反应制成碱式硫酸铁Fe(OH)SO₄，Fe²⁺氧化成Fe³⁺的转化率不低于97％。

2.用硫酸中和Fe(OH)SO₄中的羟基，生成物是无水硫酸铁Fe₂(SO₄)₃。

3.在无水硫酸铁中加适量水使之变成硫酸铁水合物Fe₂(SO₄)₃·xH₂O，式中x值可在1～8范围内任意选择，实际生产中取5左右为宜。