DE3630254A1

DE3630254A1 - Verfahren zur herstellung einer waessrigen eisen(iii)-salzloesung durch oxidation eines eisen(ii)-salzes in einer waessrigen loesung mit einer chlorhaltigen verbindung

Info

Publication number: DE3630254A1
Application number: DE19863630254
Authority: DE
Inventors: Wilfried Lehmann
Original assignee: CEALIN CHEM FAB
Current assignee: CEALIN CHEM FAB
Priority date: 1986-09-05
Filing date: 1986-09-05
Publication date: 1988-03-17
Also published as: WO1988001604A1

Description

Durch die DE-PS 26 30 628 ist ein Verfahren zum Oxidieren von Eisen(II)-Sulfat in wäßrig-schwefelsaurer Lösung bekannt. Die Lösung enthält neben Eisen(II)-Sulfat 200-600 g/l freie Schwefelsäure, die die Oxidationsgeschwindigkeit des zwei wertigen Eisens herabsetzt. Die Oxidation erfolgt mit Sauer stoff oder einem sauerstoffhaltigen Gas bei gleichzeitiger Anwesenheit eines Chlorwasserstoffgehaltes von 60-250 g/l. Dieses Verfahren soll auch anwendbar sein in Gegenwart von Aluminiumsulfat-Lösungen.

Durch die DE-OS 26 54 720 ist ein Verfahren zur Her stellung eines basischen Eisen(III)-Sulfates mit niedrigem Gehalt an wasserlöslicher Substanz bekannt. Das basische Eisen(III)-Sulfat soll geeignet sein als Fällungsmittel bei der Abwasserreinigung durch Reaktion mit einem sauerstoff haltigen Gas, vorzugsweise Luft, in einem Temperaturbereich von 150-400°C, das nach Abkühlen mit Schwefelsäure zer setzt wird.

Durch die DE-OS 33 26 506 ist ein Verfahren zur Her stellung von saurem Eisen(III)-Sulfat bekannt. Es handelt sich hier um ein halbphysikalisches Verfahren zur Herstel lung von saurem Eisen(III)-Sulfat durch Dehydratisierung von Eisen(II)-Sulfat-Heptahydrat, bei nachfolgender Oxi dation und Behandlung mit Schwefelsäure. Bei diesem Ver fahren wird Eisen(II)-Sulfat als Heptahydrat in einer Wirbel schicht zunächst auf eine Temperatur von 34-38°C erhitzt, die Temperatur der Wirbelschicht wird dann auf maximal 50°C erhöht und danach wird zur Vervollständigung und Ver ringerung der Kristallwassermenge die Temperatur auf maximal 65°C gebracht, wobei ein partiell dehydralisiertes Produkt erhalten wird, das 3,8-5,2 Mol Kristallwasser enthält. Die nachfolgende Oxidation über Luft erfolgt in einem Temperaturbereich von 150°C, wobei ein Feststoff mit 85 Gewichtsprozent Eisen(III)-Sulfat erhalten wird.

Durch die DE-AS 27 10 969 ist ein Verfahren zur Herstel lung einer wäßrigen Eisen(III)-Chlorid-Sulfat-Lösung durch Oxidation von Eisen(II)-Sulfat-Heptahydrat aus der Titan dioxid-Fabrikation in wäßriger Lösung mit Chlor bekannt. Die Oxidation erfolgt in einem Reaktor, in dem Chlor unter Überdruck in eine eisen(III)-chlorid-sulfat-haltige Lösung von Eisen(II)-Sulfat eingeleitet wird, die mindestens 1 Gewichtsprozent zweiwertiges Eisen enthält. Der Gehalt an zweiwertigem Eisen wird dadurch aufrechterhalten, daß die Reaktionslösung fortlaufend im Kreise über ein Lösegefäß gepumpt wird, in welches festes Eisen(II)-Sulfat-Heptahydrat eindosiert wird. Die Oxidationstemperatur wird im Bereich von 40-70°C gehalten, wobei die beim Lösen des Eisen(II)- Sulfat-Heptahydrates verbrauchte Lösungswärme und die bei der Oxidation entstehende Reaktionswärme sich in etwa kompen sieren. Die maximale Verweilzeit der Reaktionslösung im Reaktor soll 4 Stunden nicht überschreiten. Wird die Tempe ratur im Reaktor auf über 60°C erhöht, beträgt die Verweil zeit nicht mehr als 3 Stunden.

Die Erfindung bezweckt die Aufgabe eines Verfahrens der eingangs genannten Art, durch das die Umsetzung schneller erfolgt.

Erfindungsgemäß ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die Oxidation in einem Ansatzbehälter unter Normalbe dingungen (Raumtemperatur und Normaldruck) vorgenommen wird, der Gehalt an Eisen(II)-Salz in der wäßrigen Lösung 1-40 Gewichtsprozent beträgt, der Gehalt an chlorhaltiger Ver bindung in der wäßrigen Lösung 0,1-20 Gewichtsprozent beträgt und die maximale Reaktionszeit der Reaktionslösung im Ansatzbehälter 30 Minuten nicht überschreitet. Das er findungsgemäße Verfahren arbeitet vorzugsweise mit Schwefel säure und Chloroxiden, wodurch die angestrebte schnellere Umsetzung bewirkt wird. Die Oxidation ist durch das er findungsgemäße Verfahren bei Raumtemperaturen innerhalb von 30 Minuten, bei Temperaturen um 40°C schon nach 15 Minuten abgeschlossen. Die bei der Reaktion entstehende Redoxabwärme wirkt reaktionsbeschleunigend. Die durch das erfindungsge mäße Verfahren hergestellte Eisen(III)-Salzlösung ist vor züglich geeignet für die Wasseraufbereitung und die Abwasser reinigung. Die erfindungsgemäß hergestellte Eisen(III)-Salz lösung ist im Wasser unbegrenzt löslich und praktisch un eingeschränkt lagerfähig.

Beispiel

In eine Lösung, die 40 Gew.-% Eisen(II)-Sulfat-Heptahydrat enthält, werden 1-2 Gew.-% einer 96%igen (Gew.-%) Schwefel säure unter Rühren gegeben zur Einstellung eines sauren pH- Wertes. Danach wird unter Rühren eine wäßrige 20%ige (Gew.-%) Chloroxidlösung hinzugegeben. Das Rühren erfolgt mit ca. 600-800 Umdrehungen/Minute bei Raumtemperatur oder auch einer höheren Temperatur, beispielsweise von 40°C. Durch gleichmäßiges Rühren über die gesamte Reaktionszeit ist die Oxidation bereits nach Ablauf von 15 Minuten abgeschlossen. Höhere Temperaturen als Raumtemperatur bewirken ebenfalls eine Verkürzung der Reaktionszeit. So ist auch bei einer Temperatur von 40°C bereits nach Ablauf von 15 Minuten die Oxidation von Eisen(II)-Sulfat zu Eisen(III)-Chlorid-Sulfat abgeschlossen.

Die Ausgangslösung kann 1-40 Gew.-% Eisen(II)-Sulfat- Heptahydrat und die wäßrige Chloroxidlösung 0,1-20 Gew.-% Chloroxide enthalten.

Als Chloroxidlösungen sind Lösungen von Verbindungen des positiven Chlors geeignet, wie die Chlorsauerstoffsäuren (HOCl, HClO₂, HClO₃, HClO₄) oder deren Salze (OCl^-, ClO₂^-, ClO₃^-, ClO₄^-). Es können anstelle wäßriger Chloroxidlösungen auch gasförmige Chloroxide zur Oxidation eingesetzt werden, wie Cl₂O₂, ClO₂, Cl₂O₄, ClO₃, Cl₂O₆, Cl₂O₇.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer wäßrigen Eisen(III)- Salzlösung durch Oxidation eines Eisen(II)-Salzes in wäß riger Lösung mit einer chlorhaltigen Verbindung, da durch gekennzeichnet, daß

a) die Oxidation in einem Ansatzbehälter unter Normal bedingungen (Raumtemperatur und Normaldruck) vor genommen wird,
b) der Gehalt an Eisen(II)-Salz in der wäßrigen Lösung 1-40 Gewichtsprozent beträgt,
c) der Gehalt an chlorhaltiger Verbindung in der wäß rigen Lösung 0,1-20 Gewichtsprozent beträgt,
d) die maximale Reaktionszeit der Reaktionslösung im Ansatzbehälter 30 Minuten nicht überschreitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Reaktionszeit der Reaktions lösung im Ansatzbehälter oberhalb 35°C 20 Minuten nicht überschreitet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Eisen(II)-Salz Eisen(II)-Sulfat- Heptahydrat ist und daß als chlorhaltige Verbindung eine Chlorsauerstoffsäure und/oder ein Salz dieser Säure in wäß riger Lösung und/oder ein gasförmiges Chloroxid verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß vor Zugabe der wäßrigen Lösung der chlorhaltigen Verbindung 1-2 Gewichtsprozent einer 96%igen (Gew.-%) Schwefelsäure unter Rühren zugegeben wird zur Einstellung eines sauren pH- Wertes.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die wäßrige Lösung der chlorhaltigen Verbindung unter Rühren hinzuge geben wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß das Rühren mit ca. 600-800 Umdre hungen/Minute erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge kennzeichnet, daß das Rühren während der ge samten Reaktionszeit erfolgt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Reaktions lösung Raumtemperatur oder eine Temperatur bis ca. 40°C aufweist.