CS269199B1 - Způsob přípravy beschloridového koagulačního činidla na bázi železa pro úpravu vod - Google Patents

Abstract

po roztoku nebo suspenze síranu železnatého EeS04.7H20 nebo jeho směsi se síranem železnatým EeSO4.SO3.B2O se přidá kyselina sírová v nejvýše steohiometriokám množství odpovídají­ cím vzniku síranu železitého. Potom se roztok zoxiduje za tlaku 0,3 až 2,5 MPa a teploty 120 až 180 ÓC vzdušným kyslíkem po dobu 1 až 8 hodin. Výsledný produkt se ochladí a sraženina ae odstraní. Kyselina sí­ rová se může^ přidat přímo do tlakových reaktorů při průběhu oxidačního procesu. Získaný roztok síranu železnatáho se dále může koncentrovat odpařováním.

Description

Vynález ee týká způsobu přípravy bezchloridového koagulačního činidla, síranu želozitého, vhodného k použití při úpravě vod. Síran železitý je připravován vzdušnou oxidací roztoků síranu železnatého za podmínek vyšších tlaků a teplot.

Je znám způsob přípravy roztoků síranu železitého oxidací vzdušným kyslíkem při tlaku 0,3 až 2,5 MPa a teplotě 100 až 190 °C. Při uvedeném způsobu přípravy se postupuje tak, že roztok, či suspenze síranu železnatého, popřípadě jeho směs s kyselinou sírovou se podrobí oxidaci v provzdušňovaném autoklávu po dobu 1 až 8 hodin při uvedených, podmínkách, přičemž se získá suspenze hydratováných kysličníků železitých v roztoku kyseliny sírově, část železitých kysličníků je v důsledku přítomnosti kyseliny sírové rozpuštěna na síran železitý. V další operaci je získán roztok síranu železitého, vhodného k použití jako bezchloridový koagulant tak, že do získané suspenze je přidána kyselina sírová, aby počáteční množství odpovídalo koncentraci 10 až 350 g/1, načež se provádí louženi přítomných kysličníků po dobu 0,5 až 4 hodiny. Hlavní nevýhodou uvedeného způsobu je skutečnost, že suspenzi získaných železitých kysličníků je nutné podrobit další operaci louženi kyselinou sírovou po dobu 0,5 až 4 hodiny. Získané kysličníky se po tuto dobu rozpouštějí na síran železitý, a to v závislosti na čase, koncentraci kyseliny sírové a typu kysličníku. Prakticky je obtížné rozpustit všechen získaný kysličník, protože za daných podmínek oxidace v autoklávu vzniká vždy určité malé množství hydratovaných železitých kysličníků, které jsou rozpustné v reálném čase až při zvýšených koncentracích kyseliny sírové. V praxi však zvýšených koncentrací kyseliny sírové nelze použít, protože ve výsledném produktu by zůstala její koncentrace na nežádoucí zvýšené hodnotě. Z tohoto důvodu je nutné volit kompromisní podmínky, přičemž se zvyšuje odpad - nerozpustná forma železitého kysličníku, a snižuje se výtěžnost procesu se všemi ekonomickými důsledky. Logickým důsledkem zařazení operace loužení po provedené oxidaci je nutnost vybavení technologického zařízení odpovídající aparaturou, což představuje investiční náklad a při provozu náklady na provoz. Další nevýhodou postupu je to, že při rozpouštění suspenze v kyselině sírové se rozpouští i hydrolyzované oxidy přítomných těžkých kovů, což vede ke znečišťování produktu, a tím i omezení rozsahu použitelnosti. V praxi to znamená, že například nelze zpracovávat na koagulanty odpadní formy síranu železnatého se zvýšeným obsahem nečistot, například kyselých forem monohydrátu typu FeS0^.B0^.H₂0.

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje způsob podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že do roztoku či suspenze síranu železnatého FeSO^.THgO nebo jeho směsi se síranem želesnatým FeSO^.SO^.H^O se přidá kyselina sírová cílevědomě předem, a to v maximálně stechiometrickém množství, které umožňuje vznik síranu železitého přímo v tlakovém procesu, při provzdušňování v autoklávu. Takto získaná směs se oxiduje vzdušným kyslíkem za zvýšené teploty 120 až 180 °C a tlaku 0,3 až 1,8 MPa po dobu 1 až 8 hodin při provzdušňování vzdušným kyslíkem. Za uvedených podmínek je tvorba železitýoh kysličníků omezená a v roztoku vznikají převážně sraženiny nerozpustných hydratovaných foiíem těžkých kovů a jiných nečistot, které jsou ve výchozím produktu přítomny. Uvedené typy sraženin za daných podmínek působí příznivě a katalyticky na oxidační proces dvojmocného železa na železo trojmocné, v důsledku čehož jo proces oxidace rychlý a účinný. Mimo to se snižuje koncentrace uvedených nečistot ve výsledném produktu, získaný tlakovou oxidací, se ochladí a případně se odstraní přítomné sraženiny, například sedimentací. Kyselinu sírovou je možno také přidat při průběhu oxidačního procesu za tlaku 0,3 až 2,5 MPa. Koncentrát užitkové složky síranu železitého se může zahustit odpařením až na hodnoty meze rozpustnosti této sloučeniny, přičemž koncentrace volné kyseliny sírové v produktu může být libovolně upravena přidáním kyseliny sírové. Takto lze získat produkt prakticky bez přítomnosti volné kyseliny sírové.

Použitím způsobu podle vynálezu se ve srovnání se známými postupy dosáhne zvýšené výtěžnosti železa. Také vzniklé sraženiny obsahující nerozpuštěné hydratované formy těžkých kovů a nečistot z výchozího produktu, jako je například titan, vápník, vanad, chrom,

CS 269 199 Bl mangan, hořčík a.podobně, působí příznivě a katalyticky na oxidační proces dvojmocného železa na železo trojmocné, v Msledku čehož je procea oxidace rychlý a účinný. Mimo to se snižuje koncentrace uvedených nečistot ve výsledném produktu, což je výhodné z hlediska následného použití. Je aožné připravit produkty s omezenou, velmi nízkou koncentrací volné kyseliny sírové. Oiležitou předností způsobu je i možnost využití forem odpadní kyseliny sírové v nízkých končentracích, případně možnost využití forem vázané kyseliny sírové v monohydrátu síranu železnatého. Pro úpravu vod je také možno využít přímo zahuštěné suspenze, kde v roztoku je přítomna složka síranu železítého a v suspenzi nečistoty přítomné ve vstupní surovině. Uvedené nečistoty jsou za podmínek aplikace koagulantů pro úpravu vod nerozpustné a za daných podmínek mohou působit jako zetě žká vadla ^vzniklých flokul. To je zvláště výhodné u takových technologických postupů, kde se zatěžkávadla při úpravě zrlášl přidávají.

Příklad 1

100 g síranu železnatého, dlouhodobě deponovaného a částečně zoxidovaného (hyptahydrát), bylo rozpuštěno ve 1 300 *1 vody a potom bylo přidáno do roztoku 80 ml kon2+ 1+ centrované kyseliny sírové. V roztoku bylo stanoveno: Fe 83,8 g/1, Fe 10 g/1, volná kyselina sírová 51 »4 g/1, E_Md = -370 mV.

Zakalený roztok byl provzdušňován 80 1/h vzduchu při tlaku 1,5 MPa a teplotě 150 °C po dobu 4 hodin. Po čtyřech hodinách oxidace za uvedených podmínek byl roztok ochlazen, sedimentací odstraněny nerozpustné sraženiny a v roztoku bylo stanoveno: Fe 0,8 g/1, Fe^⁺ 87,4 g/1, volná kyselina sírová_41,0 g/1, = -600 mV, Ztráta železa, které přešlo do sraženiny, činila 5,97 %»

Příklad 2 ’ ' ' ' ' '

Postupovalo se stejně jako v příkladu 1, pouze s tím rozdílem, že byl získaný roztok síranu železitého zahuštěn při konstantní teplotě 50 °C a získán roztok následujícího složení: ?e²⁺ ^-1,0 g/1, Je^* 144,4 g/1, volná kyselina sírová zhruba 2, g/í.

Příklad 3

Směs heptahydrátu síranu železnatého (PeSO^.VI^O) v množství 50 g/1 a monohydrátu síranu železnatého (PeSO^.SOj.HjO) v množství 50 g/1 byla rozpuštěna ve 130 ml vody. Další kyselina sírová nebyla přidán*. Zakalený roztok byl provzdušňován 80 1/h vzduchu při tlaku 1,5 MPa a teplotě 150 °C po dobu 4 hodin. Po čtyřech hodinách oxidace za uvedených podmínek byl produkt ochlazen, sedimentací odstraněna vzniklá sraženina a po zahuštění na 50 % bylo v roztoku stanoveno: Pe^⁺ 145 g/1 a volná kyselina sírová 8 g/1.

Claims (3)

1. Způsob přípravy bezchloridového koagulačního činidla na bázi železa pro úpravu vod, využívající oxidace síranu železnatého za podmínek zvýšených teplot a tlaků, vyznačující se tím, že do roztoku, případně suspenze síranu železnatého FeS0^.7H₂0 nebo Jeho směsi se síranem železnatým FeSO^.SOj.HjO se přidá kyselina sírová v nejvýše atechioinetrickém množství odpovídajícím vzniku síranu železitého, potom se roztok zoxiduje za tlaku 0,3 až 2,5 MPa a teploty 120 až 180 °C vzdušným kyslíkem po dobu 1 až 8 hodin, načež se výsledný produkt ochladí * sraženina se případně odstraní.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačující se tím, že kyselina sírová se přidá při průběhu oxidačního procesu za tlaku 0,3 až 2,5 MPa.

3. Způsob podle bodu 1 nebe 2, vyznačující se tím, že získaný roztok síranu železitého, či suspenze, se dále koncentruje odpařováním.