CS273852B1 - Method of chloride-less coagulating agent preparation oniron base for water treatment - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu přípravy bozchloridovóha koagulačního činidlo, aívnnu žolfizltého, který je vhodný pro úpravu pitných, technologických a odpadních vod. Síran železitý je připravován vzdušnou oxidací roztoků obsahujících složky síranu železnatého, síranu železitého a kyselinu sírovou za podmínek zvýšení tlaků a teplot.

Je znám způsob přípravy roztoků síranu železitého podle autorského osvědčení č.

261 290, při kterém se postupuje tak, že roztok síranu železnatého či suspenze síranu železnatého, případně jejich směs s kyselinou sírovou, se podrobí oxidaci v provzdušňovaném autoklávu po dobu 1 až 0 hod. za podmínek tlaku 0,3 až 2,5 MPa a teplotě 100 až 190 °C, přičemž se získá suspenze železitých oxidů a síranu železitého rozpuštěného v kapalné fázi, která obsahuje určitou část volné kyseliny sírové. Podle uvedeného postupu je možné získat roztok síranu železitého tak, že do získané suspenze je přidána v odpovídajícím stechiometrickém množství kyselina sírová, v důsledku čehož po následujícím louženi po dobu 0,5 až 4 hod. je získán roztok síranu železitého. současně je možné podle uvedeného autorského osvědčení č. 261 290 postupovat také tak, že jedna ze získaných fázi může být s výhodou recyklována, zvláště kapalná fáze s obsahem volné kyseliny sírové a síranu železitého, v důsledku čehož jsou oxidačně katalytické reakce probíhající za daných podmínek zvýšeného tlaku a teploty nejen urychlovány, ale je získána kapalná fáze s obohacenou složkou síranu železitého.

Nevýhodou uvedeného postupu je to, že po operaci tlakové oxidace je nutné zařadit do technologického schématu operaci louženi produktu kyselinou sirovou, čímž se technologické schéma komplikuje a zvyšují se investiční a provozní náklady. Nevýhodou postupu je dále také to, že pro louženi je nutné použít technicky čistou kyselinu sírovou proto, že při případném použití jiných typů kyseliny sírové, například kyseliny se zvýšeným obsahem nečistot, by se ve výsledném produktu aditivně obsah nečistot zvyšoval, a úměrně tak klesal rozsah využitelnosti produktu - síranu železitého.

Je znám též způsob přípravy železitého bezchloridového koagulantu, síranu železitého, při kterém se postupuje tak, že celkové množství kyseliny sírové, potřebné pro vznik síranu železitého, se přidává přímo při tlakové oxidaci roztoku síranu železnatého, je získán roztok síranu železitého, který se dále koncentruje odpařováním. Nevýhodou postupu je to, že odparovací metody rovněž zvyšují investiční náklady včetně provozních a komplikují technologický proces.

Výše uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje postup podle vynálezu tak, že do roztoku, případně suspenze síranu železnatého a síranu železitého o celkové koncentraci složky železa 150 až 250 g/1 a vzájemném poměru železnatého a železitého iontu 1 : 0,1 až 1 s 4 se přidá kyselina sírová, která je v nejvýše stechiometrickém množství odpovídajícím vzniku síranu železitého ze síranu železnatého účinkem vzdušného kyslíku. Směs se vzdušným kyslíkem oxiduje po dobu 1 až 15 hodin, načež se vzniklá suspenze adiabaticky ochladí na teplotu 80 až 40 °C. Vzniklé nečistoty se oddělí. Zároveň 2 až 30 % objemu získaného produktu obsahujícího síran železitý se. zpětně recykluje do vstupujícího roztoku.

Výhodou postupu je to, že se za podmínek vysokých koncentrací složek snižují energetické nároky operace.

Významné je také to, že výsledný produkt lze získat ve 30%ní až 45%ní koncentraci složky síranu železitého a s minimálním obsahem složky volné kyseliny sírové 0 až 3 g/1, který lze výhodně adiabaticky ochlazovat, přitom dochází k částečnému dooxidování zbytků přítomné složky železnatého iontu, a tak ke zvyšování kvalitativního parametru získaného produktu. V praxi to znamená, že při daném objemu zařízení lze docilovat vyšších výkonů, a tak snižovat materiálové a provozní náklady operace včetně investičních.

Další výhodou postupu podle vynálezu je to, že v důsledku recyklace podílu produktu se zvyšuje stupeň rafinace ve srovnání s dosud známými postupy. Tato skutečnost umožňuje přípravu síranu železitého z méněhodnotných surovin, jako jsou například znečištěné formy síranu železnatého odpadajícího z výroby oxidu titaničitého a nebo zředěná kyselina sírová

CS 273852 Bl s obsahem síranu železnatého.

Popsaným postupem podle vynálezu lze technologický postup výroby bezchloridového koagulantu - síranu železitého ve srovnání s dříve uvedenými a známými postupy významně zjednodušit, což podstatně snižuje materiálové, provozní, energetické a investiční náklady.

Příklad 1

000 g dlouhodobě skladovaného síranu železnatého FeSO^ . 7 H₂0, odpadajícího z výroby oxidu titaničitého a obsahujícího 2,5 % hmotnostní složky titanu a obsahujícího dále v důsledku vzdušné oxidace asi 30 % složky Fe^⁺, bylo rozpuštěno na formu suspenze v 1 136 ml vody a po přidání 78 ml 96 % kyseliny sírové byla směs podrobena tlakové oxidaci po dobu 4 hod. za teploty 150 °C a tlaku 1,5 MPa vzdušným kyslíkem. Byla získána suspenze sraženin, kde v pevné fázi bylo nalezeno 99,99 % z přítomné složky titanu a 8,9 % z přítomné složky železa. Po odfiltrováni a vysušení sraženiny byla její váha stanovena na 41 g, což činilo 4,1 % hmotnostní složky železa z přítomné vsázky síranu železnatého.

O .

V odseparované kapalné fázi, kde bylo nalezeno 1,4 g/1 složky Fe , bylo rozpuštěno 500 g haldového síranu železnatého o stejném složení, jak bylo dříve uvedeno. Po přidání 39 ml 96 % kyseliny sírové byla směs podrobena opětně tlakové oxidaci za stejných podmínek, jak bylo uvedeno dříve. Po 4 hod, oxidace byla získána suspenze, kde v pevné fázi bylo stanoveno 99,99 % hmotnostních' z přítomné složky titanu a 3,36 % hmotnostní z přítomné vsázky složky železa obsaženého v 'síranu železnatém. Váha vzniklé pevné fáze po vysečení činila 21 g.

V kapalné fázi získané ochlazením odebraného vzorku v chladiči bylo stanoveno 33,5 % hmotnostní obsahu složky síranu železitého a obsah složky Fe činil 1,2 g/1. V kapalné fázi vzorku odebraného postupem adiabatické expanze s následujícím ochlazením ze 150 na 70 °C byl stanoven obsah složky síranu železitého 36,9 % a obsah složky Fe²⁺ v důsledku vzdušné oxidace atmosférickým kyslíkem klesl na 1,0 %.

Příklad 2

Z dlouhodobě deponovaného síranu železnatého o stejném složení jako v příkladu 1 byl připraven tlakovou oxidací roztok obsahující 98,7 g/1 složky Fe a 0,61 g/1 složky Fe . Do 1 000 ml takto připraveného roztoku bylo přidáno 630 g hšSdované zelené skalice FeSO^ . 7 H,0 a 49 ml 96%ní kyseliny sírové. V roztoku se 70 % přidaného síranu železnatého roz~ · * 3+ pustilo a asi 30 % z přítomných zhydrolyzovaných složek Fe bylo v roztoku suspendováno. Tato suspenze byla podrobena vzdušné tlakové oxidaci jako v příkladu 1. Po 4 hod. oxidace byl odebrán vzorek pomocí chladiče. Po odseparování sraženiny bylo v kapalné fázi stanovéno 38,6 % hmotnostních složky síranu železitého a koncentrace složky Fe činila 1,4 g/1. Ve stejném časovém intervalu byl odebrán vzorek postupem adiabatické expanze při ochlazení ze 150 na 70 °C, po odsepprování pevné fáze bylo v kapalné fázi stanoveno 40,6 % hmotnostnich složky síranu železitého a koncentrace složky Fe činila 1,2 g/1.

Claims (1)

1. Způsob přípravy bezchloridového koagulačního činidla na bázi železa pro úpravu vod, využívající oxidace síranu železnatého vzdušným kyslíkem za podmínek zvýšených teplot 80 až 190 °C a tlaků 0,3 až 2,5 MPa a při provzdušnování, vyznačený tím, že do roztoku, případně suspenze síranu železnatého a síranu železitého o celkové koncentraci složky železa 150 až 250 g/1 a vzájemném poměru železnatého a železitého iontu 1 : 0,1 až 1 : 4 se přidá kyselina sírová v nejvýše stechiometrickém množství odpovídajícímu vzniku síranu železitého ze síranu železnatého účinkem vzdušného kyslíku, směs se vzdušným kyslíkem oxiduje po dobu 1 až 15 hodin, načež se vzniklá suspenze adiabaticky ochladí na teplotu 80 až 40 °C a vzniklé nečistoty se oddělí, přičemž 2 až 30 % objemu získaného produktu obsahujícího síran železitý je zpětně recyklováno do vstupujícícho roztoku.