CN105944451A - 一种用于湿法磷酸精制絮凝硫酸钡的聚合剂及其絮凝方法 - Google Patents

一种用于湿法磷酸精制絮凝硫酸钡的聚合剂及其絮凝方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于精细化工领域，具体涉及一种用于湿法磷酸精制絮凝硫酸钡的聚合剂及其絮凝方法。一种用于湿法磷酸精制絮凝硫酸钡的聚合剂，包括阳离子型聚丙烯酰、聚乙烯醇17－92、单硬脂酸甘油酯等物质。采用所述的聚合剂进行湿法磷酸精制絮凝硫酸钡的方法包括以下步骤：搅拌好的聚合剂的搅拌釜搅拌浆，放入含有硫酸钡沉淀的75%磷酸中搅拌，再放入絮凝聚合槽中聚合，得到聚合好的75%磷酸，压滤完成絮凝。通过此聚合剂的使用，能够提高75%磷酸的过滤速度，达到快速过滤的目的，提高生产的效率。

Description

一种用于湿法磷酸精制絮凝硫酸钡的聚合剂及其絮凝方法
技术领域
本发明属于精细化工领域，具体涉及一种用于湿法磷酸精制絮凝硫酸钡的聚合剂及其絮凝方法。
背景技术
在精制磷酸中，硫酸根对产品质量影响很大，于是加入适量碳酸钡使之生成硫酸钡沉淀、二氧化碳和水。生成的二氧化碳会随着搅拌的进行溢出到空气当中，生成的水会溶解到磷酸当中，生成的硫酸钡不溶于磷酸，它会以微小粒子的形式悬浮于磷酸中，无法彻底的与磷酸分开，只能通过自然沉淀或者加入絮凝剂的办法进行沉淀。
以往通过简单的絮凝剂进行絮凝硫酸钡虽有一定的絮凝效果，但对硫酸钡的沉降及聚合作用效果差，沉降时间往往在24小时以上，同时会造成沉降的硫酸钡与磷酸的分层效果不理想，不利于75%磷酸的过滤。
根据悬浮物质的性质、浓度及絮凝性能，沉淀可以分为：自然沉淀，絮凝沉淀，区域沉淀。絮凝沉淀是颗粒物在水中作絮凝沉淀的过程。在水中投加絮凝剂后，其中悬浮物的胶体及分散颗粒在分子力的相互作用下生成絮状体且在沉降过程中它们互相碰撞凝聚，其尺寸和质量不断变大，沉速不断增加。悬浮物的去除率不但取决于沉淀速度，而且与沉淀深度有关。地面水中投加混凝剂后形成的矾花，生活污水中的有机悬浮物，活性污泥在沉淀过程中都会出现絮凝沉淀的现象。
发明内容
基于此，本发明提供一种用于湿法磷酸精制絮凝硫酸钡的聚合剂及其絮凝方法，加入聚合剂让其絮凝，然后通过用活性炭预涂过的过滤机提取硫酸钡让75%磷酸成为合格的中间产品。
本发明技术方案如下：
一种用于湿法磷酸精制絮凝硫酸钡的聚合剂，所述聚合剂包括按重量份计的以下组分：
聚合剂：阳离子型聚丙烯酰胺或乙烯基吡咯烷酮或聚合硫酸氯化铁或聚合硅酸铝铁或聚二甲基二烯丙基氯化铵或甲基丙烯酸二甲氨乙酯或乙烯基三甲氧基硅烷或其组合。
稳定剂：聚乙烯醇17－92或聚丙烯酸脂或环氧大豆油或胺基嚓吮二酮或其组合。
絮凝助剂：单硬脂酸甘油酯或十二烷基苯磺酸钠或二丁酸二辛酯磺酸钠或十二烷基硫酸钠或其组合。
所述聚合剂加蒸馏水配制成质量比为0.1%-0.4%的水溶液后使用。
所述絮凝剂、稳定剂和絮凝助剂的质量比15~20:8~12：1。
采用所述的聚合剂进行湿法磷酸精制絮凝硫酸钡的方法，所述方法包括以下步骤：
1）将蒸馏水计量放入溶解聚合剂的搅拌釜中，水升温；
2）将按质量比配制好的聚合剂均匀投入到所述步骤1）的搅拌釜中；
3）所述步骤2）聚合剂投放完成后再搅拌40~60分钟，得到搅拌好的聚合剂；
4）将含有硫酸根的75%磷酸升温到65~75℃，根据硫酸根的含量添加碳酸钡使之生成硫酸钡沉淀，得到含有硫酸钡沉淀的75%磷酸；
5）启动装有所述步骤3）搅拌好的聚合剂的搅拌釜搅拌浆，然后放入所述步骤4）含有硫酸钡沉淀的75%磷酸中搅拌，再放入絮凝聚合槽中聚合，得到聚合好的75%磷酸；
6）预涂好压滤机后将所述步骤5）聚合好的75%磷酸用泵打入压滤机进行循环直至清液出现，清液放入75%磷酸成品槽；
完成湿法磷酸精制絮凝硫酸钡的絮凝。
所述步骤1）水升温到50~55℃，以确保絮凝剂与稳定剂与絮凝助剂的溶解充分；
所述步骤2）添加聚合剂的同时将搅拌釜中的搅拌桨打开进行搅拌，搅拌桨转速为60-75转/分钟。投入时一定要缓慢进行，不能有聚合剂结块成团现象，将搅拌釜中的搅拌桨打开进行搅拌以确保聚合剂能够充分的溶解。
所述步骤3）搅拌停止后在50~55℃的情况下进行保温。以确保聚合剂的聚合作用达到最佳效果。
所述步骤4）聚合好的75%磷酸中硫酸根小于100ppm，为确保75%磷酸中的硫酸根与碳酸钡充分反应，添加硫酸钡的过程要均匀缓慢进行，同时要对75%磷酸进行搅拌以达到反应充分的目的；
所述步骤5）搅拌釜搅拌浆18~22分钟，搅拌速度为60-75转/分钟，然后放入所述步骤4）含有硫酸钡沉淀的75%磷酸中搅拌1.8~2.5小时，再放入絮凝聚合槽中聚合4~5小时，聚合温度65~75℃。
所述步骤6）用75%的纯净磷酸加活性炭对压滤机进行预涂，保证压滤的平衡。
本发明优点：
1、通过此聚合剂的絮凝能够将75%磷酸中的硫酸钡迅速沉淀聚合，形成白色的沉淀沉积在无色的磷酸中，分层明显；
2、通过此聚合剂的使用，能够保证过滤后的75%磷酸中硫酸根含量小于100ppm，已使75%磷酸达到生产要求；
3、通过此聚合剂的使用，能够提高75%磷酸的过滤速度，达到快速过滤的目的，提高生产的效率；
4、本发明通过选择适宜的絮凝剂种类及配成适宜的比例，节约沉淀的絮凝时间，并达到适宜的絮凝颗粒，便于下一步操作，有利于工业化生产；
5、本发明在现有硫酸钡絮凝沉降技术的基础之上，对湿法磷酸精制絮凝硫酸钡的过程进行了提升和加强，能够快速的絮凝聚合沉降75%磷酸脱硫中产生的硫酸钡，沉降时间比现有技术缩短一半以上。
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本发明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
聚合剂：
阳离子型聚丙烯酰胺（CPAM)：是线型高分子化合物，由于它具有多种活泼的基团，可与许多物质亲和、吸附形成氢键，主要是絮凝带负电荷的胶体，具有除浊、脱色、吸附、粘合等功能；
聚二甲基二烯丙基氯化铵：是一种化学物质，分子式是（C8H16NCl)n，为强阳离子聚电解质，安全、无毒、易溶于水、不易燃、凝聚力强、水解稳定性好、不成凝胶，对pH值变化不敏感，有抗氯性；
甲基丙烯酸二甲氨乙酯：呈胺碱性，分子中含有叔氨基、酯基和不饱和双键，与酸能生成盐，与氯甲烷等基化剂反应生成季铵盐。能发生酯基的水解、转酯等反。不饱和双键能发生加成、聚合、共聚合等一系列反应；
乙烯基三甲氧基硅烷：不溶于水，可混溶于醇、醚、苯,可在酸性水溶液中水解，适用于不饱和聚酯、丙烯酸树脂、EPDM等,是硅橡胶与金属粘接的良好促进剂。
乙烯基吡咯烷酮：无色液体，与水及醇、醚等多数有机溶剂可互溶。易聚合。由y_丁内酞胺与己炔反应制备或由a_毗咯烷酮与氨反应制得。
聚合硫酸氯化铁： 主要应用在电厂脱硫废水处理中，是一种高分子铁盐絮凝剂，也广泛应用于重金属废水，漂染废水，皮革废水等废水的处理。
聚合氯化硫酸铁是由Fe3+及Cl-、SO4 2-、OH-等离子共同聚合的无机高分子聚合物，通过Cl-离子及其它促凝离子的加入，使羟基更易于插入硫酸铁的聚合网络结构中，从而大大提高其聚合度。
聚合硫酸氯化铁的吸附架桥能力强，分子链长，与聚合硫酸铁相比较，具有生成的絮体大、沉降快、铁残存低、沉降泥脱水性好、投药量少等优点，有较强的去COD及BOD，重金属，亚硝氮，硫化物的能力。
聚合硅酸铝铁（PSAF）：是一种新型的水溶性高分子电解质，具有离子度高、易溶于水（在整个PH值范围内完全溶于水，且不受低水温的影响）、不成凝胶、水解稳定性好等特点。
稳定剂：
聚乙烯醇17-92：是一种用途相当广泛的水溶性高分子聚合物，可在80~90℃水中溶解，其水溶液有很好的粘接性和成膜性；能耐油类、润滑剂和烃类等大多数有机溶剂；
聚丙烯酸脂：聚丙烯酸酯易溶于丙酮、乙酸乙酯、苯及二氯乙烷，而不溶于水。由于其高分子链的柔顺性，它们的玻璃化温度（Tg）较低，并随酯基的碳原子数及其支化情况而异，当碳原子数为8时最低。在相同碳原子数的酯基中，支化者玻璃化温度较高。在光、热及引发剂作用下非常容易聚合。
环氧大豆油：该品在常温下为浅黄色黏稠油状液体，在水中的溶解度<0.01（25℃），水在该品中的溶解度0.55%（25°C），溶于烃类、酮类、酯类、高级醇等有机溶剂，微溶于乙醇。
胺基嚓吮二酮：同金属稳定剂相比,纯有机产品属于环境友好产品,有望在取代有毒重金属稳定剂方面发挥巨大的作用。
絮凝助剂：
单硬脂酸甘油酯：单硬脂酸甘油酯是含有C16－C18长链脂肪酸与丙三醇进行酯化反应而制得。是一种非离子型的表面活性剂。它既有亲水又有亲油基因，具有润湿、乳化、起泡等多种功能
十二烷基苯磺酸钠：白色或淡黄色粉状或片状固体。难挥发，易溶于水，溶于水而成半透明溶液。对碱，稀酸，硬水化学性质稳定，微毒。是常用的阴离子型表面活性剂。
二丁酸二辛酯磺酸钠：为一种白色蜡状固体，在不同水温下，其溶解度是不同的，易溶于水和醇的混合液以及水和其他有机溶剂的混合液等，但在在酸性及中性溶液中稳定，在碱性溶液中会发生分解。
十二烷基硫酸钠：白色或淡黄色粉状，溶于水，对碱和硬水不敏感。具有去污、乳化和优异的发泡力。是一种无毒的阴离子表面活性剂。其生物降解度>90%。
实施例 1
一种用于湿法磷酸精制絮凝硫酸钡的聚合剂，所述聚合剂包括按重量份计的以下组分：
聚合剂：阳离子型聚丙烯酰胺，
稳定剂：聚乙烯醇17－92，
絮凝助剂：单硬脂酸甘油酯。
所述聚合剂加蒸馏水配制成质量比为0.4%的水溶液后使用。
所述絮凝剂、稳定剂和絮凝助剂的质量比15:12:1。
实施例 2
一种用于湿法磷酸精制絮凝硫酸钡的聚合剂，所述聚合剂包括按重量份计的以下组分：
聚合剂：乙烯基吡咯烷酮，
稳定剂：聚丙烯酸脂，
絮凝助剂：十二烷基苯磺酸钠，
所述聚合剂加蒸馏水配制成质量比为0.1%的水溶液后使用。
所述絮凝剂、稳定剂和絮凝助剂的质量比15:8:1。
实施例 3
一种用于湿法磷酸精制絮凝硫酸钡的聚合剂，所述聚合剂包括按重量份计的以下组分：
聚合剂：阳离子型聚丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮的组合，两者质量比为1:1，
稳定剂：聚乙烯醇17－92、聚丙烯酸脂的组合，两者质量比为2:1，
絮凝助剂：单硬脂酸甘油酯，
所述聚合剂加蒸馏水配制成质量比为0.25%的水溶液后使用。
所述絮凝剂、稳定剂和絮凝助剂的质量比15:8:1。
实施例 4
一种用于湿法磷酸精制絮凝硫酸钡的聚合剂，所述聚合剂包括按重量份计的以下组分：
聚合剂：阳离子型聚丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮和聚合硫酸氯化铁以质量比为1:1:1组合，
稳定剂：聚乙烯醇17－92、聚丙烯酸脂和环氧大豆油以质量比为1:2:1组合，
絮凝助剂：单硬脂酸甘油酯、十二烷基苯磺酸钠和二丁酸二辛酯磺酸钠以质量比为1:2:3组合，
所述聚合剂加蒸馏水配制成质量比为0.35%的水溶液后使用。
所述絮凝剂、稳定剂和絮凝助剂的质量比20:12:1。
实施例 5
一种用于湿法磷酸精制絮凝硫酸钡的聚合剂，所述聚合剂包括按重量份计的以下组分：
聚合剂：阳离子型聚丙烯酰胺、聚合硫酸氯化铁和聚合硅酸铝铁以质量比为1:1:3组合，
稳定剂：聚乙烯醇17－92和胺基嚓吮二酮以质量比为1:2组合，
絮凝助剂：单硬脂酸甘油酯、十二烷基苯磺酸钠和二丁酸二辛酯磺酸钠以质量比为1:1:3组合，
所述聚合剂加蒸馏水配制成质量比为0.1%-0.4%的水溶液后使用。
所述絮凝剂、稳定剂和絮凝助剂的质量比18:11:1。
实施例 6
一种用于湿法磷酸精制絮凝硫酸钡的聚合剂，所述聚合剂包括按重量份计的以下组分：
聚合剂：乙烯基吡咯烷酮，聚合硫酸氯化铁，聚合硅酸铝铁以质量比为1:1:3组合；
稳定剂：聚乙烯醇17－92，聚丙烯酸脂，胺基嚓吮二酮以质量比为1:2:3组合；
絮凝助剂：十二烷基苯磺酸钠，二丁酸二辛酯磺酸钠以质量比为1:2组合
所述聚合剂加蒸馏水配制成质量比为0.2%的水溶液后使用。
所述絮凝剂、稳定剂和絮凝助剂的质量比19:11:1。
实施例 7
一种用于湿法磷酸精制絮凝硫酸钡的聚合剂，所述聚合剂包括按重量份计的以下组分：
聚合剂：聚合硫酸氯化铁，聚合硅酸铝铁，聚二甲基二烯丙基氯化铵以质量比为1:1:3组合；
稳定剂：聚乙烯醇17－92，聚丙烯酸脂，环氧大豆油以质量比为1:2:3组合；
絮凝助剂：单硬脂酸甘油酯，十二烷基苯磺酸钠，二丁酸二辛酯磺酸钠以质量比为1:2:3组合。
所述聚合剂加蒸馏水配制成质量比为0.3%的水溶液后使用。
所述絮凝剂、稳定剂和絮凝助剂的质量比19:10:1。
实施例 8
采用所述的聚合剂进行湿法磷酸精制絮凝硫酸钡的方法，所述方法包括以下步骤：
1）将蒸馏水计量放入溶解聚合剂的搅拌釜中，水升温；
2）将按质量比配制好的聚合剂均匀投入到所述步骤1）的搅拌釜中；
3）所述步骤2）聚合剂投放完成后再搅拌40~60分钟，得到搅拌好的聚合剂；
4）将含有硫酸根的75%磷酸升温到65~75℃，根据硫酸根的含量添加碳酸钡使之生成硫酸钡沉淀，得到含有硫酸钡沉淀的75%磷酸；
5）启动装有所述步骤3）搅拌好的聚合剂的搅拌釜搅拌浆，然后放入所述步骤4）含有硫酸钡沉淀的75%磷酸中搅拌，再放入絮凝聚合槽中聚合，得到聚合好的75%磷酸；
6）预涂好压滤机后将所述步骤5）聚合好的75%磷酸用泵打入压滤机进行循环直至清液出现，清液放入75%磷酸成品槽；
完成湿法磷酸精制絮凝硫酸钡的絮凝。
所述步骤1）水升温到50~55℃，以确保絮凝剂与稳定剂与絮凝助剂的溶解充分；
所述步骤2）添加聚合剂的同时将搅拌釜中的搅拌桨打开进行搅拌，搅拌桨转速为60-75转/分钟。
注意：投入时一定要缓慢进行，不能有聚合剂结块成团现象，将搅拌釜中的搅拌桨打开进行搅拌以确保聚合剂能够充分的溶解。
所述步骤3）搅拌停止后在50~55℃的情况下进行保温，以确保聚合剂的聚合作用达到最佳效果。
所述步骤4）聚合好的75%磷酸中硫酸根小于100ppm，为确保75%磷酸中的硫酸根与碳酸钡充分反应，添加硫酸钡的过程要均匀缓慢进行，同时要对75%磷酸进行搅拌以达到反应充分的目的；
所述步骤5）搅拌釜搅拌浆18~22分钟，搅拌速度为60-75转/分钟，然后放入所述步骤4）含有硫酸钡沉淀的75%磷酸中搅拌1.8~2.5小时，再放入絮凝聚合槽中聚合4~5小时，聚合温度65~75℃。
所述步骤6）用75%的纯净磷酸加活性炭对压滤机进行预涂，保证压滤的平衡。
实施例 9
取絮凝剂阳离子型聚丙烯酰胺150g，稳定剂聚乙烯醇17－92 100g，絮凝助剂聚合氯化铝10g，按照上述质量比15：10:1配置成260g的聚合剂，缓慢均匀的加入到温度升至55℃的130kg蒸馏水中，并启动搅拌桨进行搅拌50分钟，放入到加入了碳酸钡并升温到70℃的35m3 75%磷酸中，搅拌2小时后将磷酸放入到絮凝聚合槽中聚合，4小时后硫酸钡大量沉淀到聚合槽底部，磷酸与底部硫酸钡沉淀的体积比为9:1。
实施例 10
取絮凝剂聚二甲基二烯丙基氯化铵300g，稳定剂聚丙烯酸脂17－92 200g，絮凝助剂聚合氯化铁20g，按照上述质量比15：10:1配置成520g的聚合剂，缓慢均匀的加入到温度升至52℃的260kg蒸馏水中，并启动搅拌桨进行搅拌60分钟，放入到加入了碳酸钡并升温到75℃的90m3 75%磷酸中，搅拌2小时后将磷酸放入到絮凝聚合槽中聚合，4小时后硫酸钡大量沉淀到聚合槽底部，磷酸与底部硫酸钡沉淀的体积比为8:2。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于湿法磷酸精制絮凝硫酸钡的聚合剂，其特征在于：所述聚合剂包括按重量份计的以下组分：
聚合剂：阳离子型聚丙烯酰胺或乙烯基吡咯烷酮或聚合硫酸氯化铁或聚合硅酸铝铁或聚二甲基二烯丙基氯化铵或甲基丙烯酸二甲氨乙酯或乙烯基三甲氧基硅烷或其组合；
稳定剂：聚乙烯醇17－92或聚丙烯酸脂或环氧大豆油或胺基嚓吮二酮或其组合；
絮凝助剂：单硬脂酸甘油酯或十二烷基苯磺酸钠或二丁酸二辛酯磺酸钠或十二烷基硫酸钠或其组合。
2.根据权利要求1所述的聚合剂，其特征在于：所述聚合剂加蒸馏水配制成质量比为0.1%-0.4%的水溶液后使用。
3.根据权利要求1所述的聚合剂，其特征在于：所述絮凝剂、稳定剂和絮凝助剂的质量比15~20:8~12：1。
4.采用权利要求1或2或3所述的聚合剂进行湿法磷酸精制絮凝硫酸钡的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
1）将蒸馏水计量放入溶解聚合剂的搅拌釜中，水升温；
2）将按质量比配制好的聚合剂均匀投入到所述步骤1）的搅拌釜中；
3）所述步骤2）聚合剂投放完成后再搅拌40~60分钟，得到搅拌好的聚合剂；
4）将含有硫酸根的75%磷酸升温到65~75℃，根据硫酸根的含量添加碳酸钡使之生成硫酸钡沉淀，得到含有硫酸钡沉淀的75%磷酸；
5）启动装有所述步骤3）搅拌好的聚合剂的搅拌釜搅拌浆，然后放入所述步骤4）含有硫酸钡沉淀的75%磷酸中搅拌，再放入絮凝聚合槽中聚合，得到聚合好的75%磷酸；
6）预涂好压滤机后将所述步骤5）聚合好的75%磷酸用泵打入压滤机进行循环直至清液出现，清液放入75%磷酸成品槽；
完成湿法磷酸精制絮凝硫酸钡的絮凝。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤1）水升温到50~55℃。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤2）添加聚合剂的同时将搅拌釜中的搅拌桨打开进行搅拌，搅拌桨转速为60-75转/分钟。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤3）搅拌停止后在50~55℃的情况下进行保温。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤4）聚合好的75%磷酸中硫酸根小于100ppm，为确保75%磷酸中的硫酸根与碳酸钡充分反应，添加硫酸钡的过程要均匀缓慢进行，同时要对75%磷酸进行搅拌以达到反应充分的目的。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤5）搅拌釜搅拌浆18~22分钟，搅拌速度为60-75转/分钟，然后放入所述步骤4）含有硫酸钡沉淀的75%磷酸中搅拌1.8~2.5小时，再放入絮凝聚合槽中聚合4~5小时，聚合温度65~75℃。
10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤6）用75%的纯净磷酸加活性炭对压滤机进行预涂。
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