CN109592758A - 一种改性硫酸亚铁合成及生产工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改性硫酸亚铁合成及生产工艺方法，改性硫酸亚铁合成包含以下几个步骤：（1）聚合剂配制：配制罐中加入约3.8方水，搅拌下加入1吨聚合剂固体，全部溶解后缓慢加入0.6方50%硫酸溶液，继续搅拌半小时，即可得到5方酸化好的聚合剂，质量浓度为20%备用；（2）促进剂溶解：配制罐中加入约4.6方水，搅拌下加入500公斤促进剂固体，完全溶解后得到约5方促进剂溶液，质量浓度为10%备用；（3）硫酸亚铁溶解：在硫酸亚铁溶解池内，配制硫酸亚铁溶液；（4）具体合成过程：配制好的溶液按照体积比8:2:90的比例一起泵送至合成池内进行缩聚反应，常温下搅拌30分钟即可得到改性硫酸亚铁成品待用。该方法合成出的改性硫酸亚铁极大提高了芬顿反应的效率。

Description

一种改性硫酸亚铁合成及生产工艺方法

技术领域

本发明涉及工业污水处理 技术领域，具体为一种改性硫酸亚铁合成及生产工艺方法。

背景技术

高效的改性硫酸亚铁，极大的提高了类芬顿反应的效率。由传统芬顿反应原理可知：亚铁离子是双氧水分解产生羟基自由基的主要催化剂，三价铁离子作为催化剂也参与双氧水的分解反应，产生氧气和过氧自由基，二者也具有一定的氧化作用。正是基于传统芬顿的反应原理，我们通过投加促进剂和聚合剂的方式，合成出效率远高于硫酸亚铁的改性硫酸亚铁，其主要成分是聚合硅酸硫酸亚铁和少量聚合硅酸硫酸铁。一方面聚合硅酸硫酸亚铁代替硫酸亚铁，催化效率大幅提升，促使双氧水瞬间发生分解反应，产生大量羟基自由基，可快速降解印染废水中有机污染物；另一方面聚合硅酸硫酸铁代替三价铁离子，也提高了催化效率，瞬间产生氧气和过氧自由基，对降解印染废水中的有机污染物具有较好的辅助作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改性硫酸亚铁合成及生产工艺方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种改性硫酸亚铁合成及生产工艺方法，

改性硫酸亚铁合成包含以下几个步骤：

（1）聚合剂配制：

配制罐中加入约3.8方水，搅拌下加入1吨聚合剂固体，全部溶解后缓慢加入0.6方50%硫酸溶液，继续搅拌半小时，即可得到5方酸化好的聚合剂，质量浓度为20%，备用；

（2）促进剂溶解：

配制罐中加入约4.6方水，搅拌下加入500公斤促进剂固体，完全溶解后得到约5方促进剂溶液，质量浓度为10%，备用；

（3）硫酸亚铁溶解：

在硫酸亚铁溶解池内，配制质量浓度为40%的硫酸亚铁溶液；

（4）具体合成过程：

配制好的20%聚合剂、10%促进剂和40%硫酸亚铁溶液按照体积比8:2:90的比例一起泵送至合成池内进行缩聚反应，常温下搅拌30分钟即可得到改性硫酸亚铁成品，成品泵送至成品储池内，待用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该改性硫酸亚铁合成及生产工艺方法改性硫酸亚铁的合成是在聚硅酸合成反应的基础上，在促进剂的作用下，亚铁离子和三价铁离子分别与聚硅酸结合，生成大量聚硅酸硫酸亚铁和少量聚硅酸硫酸铁的过程。生成的聚硅酸硫酸亚铁和聚硅酸硫酸铁都属于分子量较大的聚合物，其本身具有较强的吸附架桥能力和电中和能力，可单独作为无机高分子絮凝剂使用。更重要的是由于聚合了大量的亚铁离子和三价铁离子，改性硫酸亚铁在催化双氧水分解反应时，效率呈几何倍数增加，因此可以在瞬间产生大量羟基自由基和过氧自由基，从而极大提高了芬顿反应的效率。

附图说明

图1为本发明改性硫酸亚铁生产工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：

实施例1：

一种改性硫酸亚铁合成及生产工艺方法，

改性硫酸亚铁合成包含以下几个步骤：

（1）聚合剂配制：

配制罐中加入约3.8方水，搅拌下加入1吨聚合剂固体，全部溶解后缓慢加入0.6方50%硫酸溶液，继续搅拌半小时，即可得到5方酸化好的聚合剂，质量浓度为20%，备用；

（2）促进剂溶解：

配制罐中加入约4.6方水，搅拌下加入500公斤促进剂固体，完全溶解后得到约5方促进剂溶液，质量浓度为10%，备用；

（3）硫酸亚铁溶解：

在硫酸亚铁溶解池内，配制质量浓度为40%的硫酸亚铁溶液；

（4）具体合成过程：

配制好的20%聚合剂、10%促进剂和40%硫酸亚铁溶液按照体积比8:2:90的比例一起泵送至合成池内进行缩聚反应，常温下搅拌30分钟即可得到改性硫酸亚铁成品，成品泵送至成品储池内，待用。

实施例2：

根据实施例1所述的改性硫酸亚铁合成及生产工艺方法，

改性硫酸亚铁合成的主要反应方程式：

a、硅酸钠活化生成原硅酸，

b、缩聚反应制得改性硫酸亚铁，

主反应：生成大量聚硅酸硫酸亚铁

副反应：生成少量聚硅酸硫酸铁

实施例3：

根据实施例1或2所述的改性硫酸亚铁合成及生产工艺方法，

芬顿反应是以亚铁离子(Fe²⁺)为催化剂用过氧化氢(H₂O₂)进行化学氧化的废水处理方法。由亚铁离子与过氧化氢组成的体系，也称芬顿试剂，它能生成强氧化性的羟基自由基，在水溶液中与难降解有机物生成有机自由基使之结构破坏，最终氧化分解。

作用机理

芬顿反应是以亚铁离子为催化剂的一系列自由基反应。主要反应大致如下：

Fe²⁺+H₂O₂→Fe³⁺+OH^-+·OH

Fe³⁺+H₂O₂→Fe²⁺+O₂+2H⁺

Fe³⁺+O₂→Fe²⁺+O₂·

该过程中除了产生羟基自由基之外，还产生过氧自由基，但是由于羟基自由基的氧化能力强于过氧自由基，因此在芬顿氧化中起主要作用的是羟基自由基。

影响因素

根据上述芬顿试剂反应的机理可知，·OH是氧化有机物的有效因子，而[Fe²⁺]、[H₂O₂]、[OH^-]决定了·OH的产生量，因而决定了与有机物反应的程度。影响该系统的因素包括溶液pH、反应温度、H₂O₂投加量及投加方式、硫酸亚铁投加量、硫酸亚铁与H₂O₂投加量之比等。

总体来说，我们的硫酸亚铁改性方法可以概括为：在促进剂的作用下，硫酸亚铁与聚合剂（水玻璃）发生聚合反应，生成聚合硫酸亚铁为主、聚合硫酸铁为辅的混合溶液，统称为改性硫酸亚铁。

基本原理如下：改性硫酸亚铁合成采用水玻璃(Na₂O·3SiO₂·XH₂O)作为聚合剂，硅酸钠经硫酸活化后制得原硅酸，原硅酸单体在促进剂作用下与硫酸亚铁发生缩聚反应，生成聚硅酸硫酸亚铁和少量聚硅酸硫酸铁。

聚硅酸与金属离子结合（Fe²⁺、Fe³⁺）

聚硅酸作为一种阴离子型无机高分子，依靠表面羟基的氢键作用可以吸附许多其他分子，并且硅酸在聚合过程中，随着分子量的不断增大并连成网状，吸附架桥能力增强，聚合度增大，在污水处理时形成的矾花大且易于沉降。但是，由于聚硅酸的阴离子性，电中和作用较弱，对胶粒的絮凝是通过吸附架桥作用来完成的，并且在储存时易析出硅胶而失去絮凝性能，因而不能长期存放，从而限制了它的应用。研究结果表明，金属离子的加入，可以延缓硅酸的凝胶，而且能使絮凝体的体积明显增大，低温混凝效果得到改善。其原理是把聚硅酸的吸附架桥能力和金属离子的电中和能力结合在一起，从而使复合产物具有较强的吸附架桥和电中和作用，达到更好的净化效果。含金属离子的聚硅酸混凝剂的絮凝脱稳性能远超过聚硅酸和聚金属离子。与聚硅酸相比，不但提高了稳定性，而且增加了电中和能力；与聚金属离子相比，则加强了吸附架桥能力。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种改性硫酸亚铁合成及生产工艺方法，其特征是：

改性硫酸亚铁合成包含以下几个步骤：

（1）聚合剂配制：

配制罐中加入约3.8方水，搅拌下加入1吨聚合剂固体，全部溶解后缓慢加入0.6方50%硫酸溶液，继续搅拌半小时，即可得到5方酸化好的聚合剂，质量浓度为20%，备用；

（2）促进剂溶解：

配制罐中加入约4.6方水，搅拌下加入500公斤促进剂固体，完全溶解后得到约5方促进剂溶液，质量浓度为10%，备用；

（3）硫酸亚铁溶解：

在硫酸亚铁溶解池内，配制质量浓度为40%的硫酸亚铁溶液；

（4）具体合成过程：

配制好的20%的聚合剂溶液、10%的促进剂和40%的硫酸亚铁溶液按照体积比8:2:90的比例一起泵送至合成池内进行缩聚反应，常温下搅拌30分钟即可得到改性硫酸亚铁成品，成品泵送至成品储池内，待用。