CN106241889B - 一种固体硫酸铁的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种固体硫酸铁的制备方法，包括以下步骤：将150‑250份重量的硫酸放入反应器中，在反应器中加入300‑1000份重量的硫酸亚铁，搅拌，向反应器中缓慢滴加10‑80份重量的催化剂，同时通入氧气，密闭反应4‑15h，当温度上升至50‑90℃后，取样检测Fe2+的质量分数小于0.1％时，加入结晶固化剂，再反应0.2‑1.0h，将得到的料液放置入常温‑40℃环境中进行自然干化，即得固体硫酸铁。本发明可用于水处理中的预处理、脱色、除臭以及去除COD、重金属和藻类，处理造纸、印染、含油污水等，效果明显，矾花大，沉降速度快。

Description

一种固体硫酸铁的制备方法
技术领域
本发明属于无机盐化工领域，尤其是涉及一种固体硫酸铁的制备方法。
背景技术
硫酸铁作为无机盐，广泛应用作为水处理药剂和其他化工原料。目前市场上多为液体产品，少量的固体产品。液体产品采用硫酸亚铁氧化法制备，氧化剂一般为硝酸或者氯酸钠，存在着严重的氮氧化物和氯气的污染问题，而且产品中含有硝酸根、亚硝酸根或者氯气；另一种工艺采用一定浓度的硫酸和含铁矿粉进行反应制得，产品存在游离酸高，制备时消耗的硫酸多，存在成本高的问题；液体产品运输不方便，不容易储存，有腐蚀性，氧化剂也比较贵。固体产品采用液体产品进行干燥获得，能耗高，对设备要求高。
中国专利CN 1035473公开了一种固体型聚合硫酸铁的生产方法，其以七水硫酸亚铁为原料，干燥脱水后得一水硫酸亚铁和硝酸反应制备固体聚合硫酸铁。但是其采用了大量硝酸作为氧化剂，制备产品的成本较高，而且硝酸还原后形成大量的氮氧化物，会对环境造成污染。
中国专利CN 100335420公开了一种固体复合聚合硫酸铁的生产方法，其将硫酸烧渣、水、浓硫酸及添加剂反应制得固体复合聚合硫酸铁，其利用废物降低了生产成本，但是该发明使用了硫酸铁矿烧渣，制备的中间环节未能分离出不与硫酸反应的烧渣，会导致产品的含量低，水不溶物高的缺点。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种制得成品的生产成本低、水处理效果好的固体硫酸铁的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种固体硫酸铁的制备方法，包括以下步骤：将150-250份重量的硫酸放入反应器中，在反应器中加入300-1000份重量的硫酸亚铁，搅拌，向反应器中缓慢滴加10-80份重量的催化剂，同时通入氧气，密闭反应4-15h，当温度上升至50-90℃后，取样检测Fe2+的质量分数小于0.1％时，加入结晶固化剂，再反应0.2-1.0h，将得到的料液放置入常温-40℃环境中进行自然干化，即得固体硫酸铁。
本发明可以通过自然放置直接结晶干化出固体的硫酸铁，不用干燥，节能降耗效果显著。
进一步的，所述硫酸和硫酸亚铁的摩尔比为1:1-3，并且控制带入总水份质量分数≤45％。
进一步的，所述硫酸为80-98％的工业级硫酸。
进一步的，所述硫酸亚铁是钛白粉副产硫酸亚铁、工业七水硫酸亚铁、工业四水硫酸亚铁或工业一水硫酸亚铁中的一种或多种组合。工业七水硫酸亚铁，又叫绿矾，一般里面含有7H2O·FeSO4，工业四水硫酸亚铁，一般里面含有4H2O·FeSO4，工业一水硫酸亚铁，一般作为饲料补铁剂，一般里面含有H2O·FeSO4。
进一步的，所述催化剂为硝酸、含有亚硝酸根的盐或含有硝酸根的盐中的一种或多种组合。
进一步的，所述结晶固化剂为无机发泡剂碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钙、碳酸铵或碳酸氢钙中的一种或多种组合。
进一步的，所述氧气为工业气体压缩氧气、液氧或空气。
进一步的，所述结晶干化温度为常温-40℃。
本发明生产出固体硫酸铁，降低了无机盐水处理药剂的成本。使大量废弃的硫酸亚铁，变废为宝，提高了硫酸亚铁的社会价值。本发明产品可用于水处理中的预处理、脱色、除臭以及去除COD、重金属和藻类，处理造纸、印染、含油污水等，效果明显，矾花大，沉降速度快。
本发明的有益效果是：(1)采用了自然放置结晶干化技术，直接免除干燥设备及所消耗的能源得到固体硫酸铁的产品，快速、方便、节能。
(2)采用了氧气进行氧化，避免使用大量氧化剂，使水处理成本大大降低。
(3)本发明所得产品与传统的无机絮凝剂相比，去除COD、BOD、重金属、悬浮物、色度等，效果明显。
(4)本发明所得产品与聚氯化铝相比，形成的矾花大，沉降速度快。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
将180kg的98％硫酸加入反应器中，然后加入1000kg的含铁量在17％左右的钛白粉副产硫酸亚铁至反应器，开始搅拌；将10kg浓度为99％的亚硝酸钠溶于10kg的水中作为催化剂，再把配制完成的催化剂缓慢滴加入反应器中，密闭反应器后开启工业氧气阀门向反应器中持续通入氧气，当氧气的消耗质量达到18kg，反应时间达到4h后，反应温度达到80℃左右时，取样检测Fe2+的质量分数小于0.1％，加入结晶固化剂碳酸钠1.0g，最后将产品放入敞口容器中，产品大约充满敞口容器的2/3高度，再把盛有产品的敞口容器放入环境温度约为35℃的体系中，自然结晶干化24h，即得到全铁质量分数19.5％，Fe2+的质量分数小于0.1％的固体硫酸铁，经过粉碎，得到淡黄色粉末、颗粒或块状的产品(a)。
将得到的固体硫酸铁(a)投入印染废水中，处理前后废水的各项指标具体见表1。
表1
实施例2
将190g的93％硫酸加入反应器中，然后加入300g的含铁量在19％左右的工业七水硫酸亚铁和380g含铁量在30％左右的工业一水硫酸亚铁至反应器，开始搅拌；将含量为50％左右的硝酸40g作为催化剂，缓慢滴加入反应器中，密闭反应器后开启工业液氧阀门使之气化为氧气，向反应器中持续通入氧气，当氧气的消耗质量达到18g，反应时间达到2h后，反应温度达到70℃左右时，取样检测Fe2+的质量分数小于0.1％，加入结晶固化剂碳酸铵0.8g，最后将产品放入敞口容器中，产品大约充满敞口容器的2/3高度，再把盛有产品的敞口容器放入环境温度约为25℃的体系中，自然结晶干化48h，即得到全铁质量分数20.0％，Fe2+的质量分数小于0.1％的固体硫酸铁，经过粉碎，得到淡黄色粉末、颗粒或块状的产品(b)。
将得到的固体硫酸铁(b)投入自来水厂的水中，处理前后自来水的各项指标具体见表2。
表2
实施例3
将220kg的80％硫酸加入反应器中，然后加入790g的含铁量在21.5％左右的工业四水硫酸亚铁至反应器，开始搅拌；将含量为99％的工业硝酸钠20g和99％的工业亚硝酸钠20g溶解于40g的水作为催化剂，再把配制完成的催化剂缓慢滴加入反应器中，反应器留有小口出气孔通入尾气吸收装置，并将压缩的空气通入反应器中，当在标准大气压下通入的空气体积为400立方米时，反应时间达到6h后，反应温度达到90℃左右时，取样检测Fe2+的质量分数小于0.1％，加入结晶固化剂碳酸氢钙0.8g，最后将产品放入敞口容器中，产品大约充满敞口容器的2/3高度，再把盛有产品的敞口容器放入环境温度约为10℃的体系中，自然结晶干化72h，即得到全铁质量分数19.8％，Fe2+的质量分数小于0.1％的固体硫酸铁，经过粉碎，得到淡黄色粉末、颗粒或块状的产品(c)。
将得到的固体硫酸铁(c)投入市政污水厂的水中，处理前后自来水的各项指标具体见表3。
表3
上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种固体硫酸铁的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将150-250份重量的硫酸放入反应器中，在反应器中加入300-1000份重量的硫酸亚铁，所述硫酸和硫酸亚铁的摩尔比为1:1-3，并且控制带入总水份质量分数≤45%，搅拌，向反应器中缓慢滴加10-80份重量的催化剂，所述催化剂为硝酸、含有亚硝酸根的盐或含有硝酸根的盐中的一种或多种组合，同时通入氧气，密闭反应4-15h，当温度上升至50-70℃后，取样检测Fe2+的质量分数小于0.1%时，加入结晶固化剂，再反应0.2-1.0h，所述结晶干化温度为常温-40℃，将得到的料液放置入常温-40℃环境中进行自然干化，即得固体硫酸铁。
2.根据权利要求1所述的固体硫酸铁的制备方法，其特征在于：所述硫酸为80-98%的工业级硫酸。
3.根据权利要求1所述的固体硫酸铁的制备方法，其特征在于：所述硫酸亚铁是钛白粉副产硫酸亚铁、工业七水硫酸亚铁、工业四水硫酸亚铁或工业一水硫酸亚铁中的一种或多种组合。
4.根据权利要求1所述的固体硫酸铁的制备方法，其特征在于：所述结晶固化剂为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钙、碳酸铵或碳酸氢钙中的一种或多种组合。
5.根据权利要求1所述的固体硫酸铁的制备方法，其特征在于：所述氧气为工业气体压缩氧气、液氧或空气。
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