JP2654928B2 - Method for producing ferric sulfate or basic ferric sulfate solution - Google Patents
Method for producing ferric sulfate or basic ferric sulfate solutionInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、亜硝酸ナトリウムを触
媒として使用する硫酸第二鉄又は塩基性硫酸第二鉄溶液
の製造方法に関し、硫酸第一鉄を酸化することによって
硫酸第二鉄又は塩基性硫酸第二鉄溶液を効率的に製造す
る方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a ferric sulfate or basic ferric sulfate solution using sodium nitrite as a catalyst. The present invention relates to a method for efficiently producing a basic ferric sulfate solution.
【0002】[0002]
【従来の技術】硫酸第二鉄又は塩基性硫酸第二鉄溶液
は、他の鉄系凝集剤である塩化第二鉄溶液等に比べて装
置への腐食性が小さく、優れた凝集性能を有するため、
近年各種の排水処理に多用されている。2. Description of the Related Art A ferric sulfate or basic ferric sulfate solution is less corrosive to an apparatus and has excellent coagulation performance as compared with other ferric coagulants such as ferric chloride solution. For,
In recent years, it is frequently used for various wastewater treatments.
【0003】このような硫酸第二鉄又は塩基性硫酸第二
鉄溶液を得る方法としては、例えば全鉄分を50g/l以上
含む硫酸第一鉄溶液中の硫酸を硫酸第一鉄1モル当たり
0.5モル未満になるようにして過酸化水素、二酸化マン
ガンなどの酸化剤により、あるいは窒素酸化物を触媒と
して空気により酸化を行う方法(特公昭51-17516号)、酸
化鉄と硫酸を特定の割合になるように調製混合して75℃
以上の温度で溶解し、得られた硫酸鉄中の2価の鉄を酸
化する方法(特開昭61-286228号)、酸化鉄と金属鉄と硫
酸の調整混合物を50℃以上で溶解し、得られた硫酸第一
鉄溶液中の硫酸第一鉄を酸化する方法(特開昭61-286229
号)等が知られている。しかしながら、これらの方法即
ち、過酸化水素、二酸化マンガン、オゾン、塩素酸ソー
ダ等の酸化剤を使用し酸化する方法は、酸化剤を多量に
必要とするため酸化剤のコストが高くなる。また、亜硝
酸ナトリウム等の触媒の存在下で空気酸化する方法は、
第一鉄を第二鉄に酸化するのに長時間を必要とし、酸化
効率が悪く経済的でないため、新しく開発された方法が
硫酸第二鉄溶液と含水三酸化二鉄とを混合して硫酸第二
鉄を部分中和することにより塩基性硫酸第二鉄を製造す
る方法(特開平6-47205号)である。しかしながら、この
方法は硫酸第二鉄溶液を製造するために三酸化二鉄を使
用することから極めて高コストとなる。[0003] As a method for obtaining such a ferric sulfate or basic ferric sulfate solution, for example, sulfuric acid in a ferrous sulfate solution containing 50 g / l or more of total iron is added per mole of ferrous sulfate.
A method of oxidizing with an oxidizing agent such as hydrogen peroxide, manganese dioxide or the like so as to be less than 0.5 mol, or with air using nitrogen oxide as a catalyst (Japanese Patent Publication No. 51-17516), a specific ratio of iron oxide and sulfuric acid Prepare and mix to be 75 ° C
Dissolving at the above temperature, a method of oxidizing divalent iron in the obtained iron sulfate (Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-286228), dissolving an adjusted mixture of iron oxide, metallic iron and sulfuric acid at 50 ° C or more, A method for oxidizing ferrous sulfate in the obtained ferrous sulfate solution (JP-A-61-286229)
No.) are known. However, these methods, that is, the method of oxidizing using an oxidizing agent such as hydrogen peroxide, manganese dioxide, ozone, sodium chlorate, etc., require a large amount of the oxidizing agent and thus increase the cost of the oxidizing agent. In addition, the method of air oxidation in the presence of a catalyst such as sodium nitrite,
Since it takes a long time to oxidize ferrous iron to ferric iron, and the oxidation efficiency is poor and not economical, a newly developed method is to mix a ferric sulfate solution with hydrous diiron trioxide to form sulfuric acid. This is a method for producing basic ferric sulfate by partially neutralizing ferric iron (JP-A-6-47205). However, this method is very costly because of the use of diiron trioxide to produce the ferric sulfate solution.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】一方、近年各種の産業
廃棄物処理の一環として、廃酸物中に含まれる硫酸第一
鉄を有効に利用する方法が検討されている。このような
状況の中で、本発明者らは硫酸第一鉄を原料とし、硫酸
第二鉄又は塩基性硫酸第二鉄溶液を製造する方法につい
て鋭意検討を重ねた。酸化方法として過酸化水素、二酸
化マンガン、塩素酸ソーダ等の酸化剤を使用する方法
は、原料コストが高価となるため、空気あるいは酸素ガ
スを使用して簡単な装置で、しかも効率的即ち短時間で
酸化を行う方法につき検討を行った。その結果、一般に
使用されるようなラシヒリングを充填した吸収塔反応装
置、あるいはアトマイザーを使用して空気あるいは酸素
ガスの微細気泡を発生させ酸化する方法では、酸化に長
時間を要し効率的でないとの知見を得た。そこで更に新
たな酸化装置によって硫酸第一鉄を効率よく酸化する方
法について検討を進めた。On the other hand, in recent years, as a part of various industrial waste treatments, methods for effectively utilizing ferrous sulfate contained in waste acid have been studied. Under such circumstances, the present inventors have conducted intensive studies on a method for producing ferric sulfate or a basic ferric sulfate solution using ferrous sulfate as a raw material. The method using an oxidizing agent such as hydrogen peroxide, manganese dioxide or sodium chlorate as an oxidizing method requires a high cost of raw materials, and is simple, using air or oxygen gas, and is efficient, that is, in a short time. The method of oxidizing was studied. As a result, in an absorption tower reactor filled with Raschig rings or a method of generating fine bubbles of air or oxygen gas using an atomizer and oxidizing it, which is generally used, oxidation takes a long time and is not efficient. Was obtained. Therefore, a method for efficiently oxidizing ferrous sulfate with a new oxidizing device was studied.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】その結果、このような硫
酸第一鉄を酸化する装置に、亜硝酸ナトリウム触媒との
関係に於いてスタティックミキサーエレメントを充填し
た反応筒を使用し、かかる反応筒の下部より酸素含有ガ
スと硫酸第一鉄の溶液又はスラリーを循環導入し、硫酸
第一鉄を酸化すれば、極めて簡単な装置により、高い酸
化効率で硫酸第二鉄又は塩基性硫酸第二鉄溶液を得るこ
とができることを見い出し、係る知見に基づき本発明を
完成したものである。As a result, a reaction tube filled with a static mixer element in relation to a sodium nitrite catalyst is used in such an apparatus for oxidizing ferrous sulfate. By circulating and introducing a solution or slurry of an oxygen-containing gas and ferrous sulfate from the lower part of the ferrous sulfate and oxidizing ferrous sulfate, ferric sulfate or basic ferric sulfate can be obtained with a very simple apparatus at a high oxidation efficiency. It has been found that a solution can be obtained, and the present invention has been completed based on such findings.
【0006】即ち本発明は、亜硝酸ナトリウムを触媒と
して使用する硫酸第二鉄又は塩基性硫酸第二鉄溶液の製
造方法に於いて、酸素含有ガスと硫酸第一鉄の溶液又は
スラリーをスタティックミキサーエレメントを充填した
反応筒の下部に導入し、発生するNOx及び酸素含有ガ
スと硫酸第一鉄の溶液又はスラリーを反応筒上部より貯
留槽に導入し、貯留槽溶液を繰り返し反応筒に循環導入
することにより、硫酸第一鉄を酸化することを特徴とす
る硫酸第二鉄又は塩基性硫酸第二鉄溶液の製造方法に関
する。That is, the present invention relates to a method for producing a ferric sulfate or basic ferric sulfate solution using sodium nitrite as a catalyst, wherein a solution or slurry of an oxygen-containing gas and ferrous sulfate is mixed with a static mixer. The solution or slurry of NOx and oxygen-containing gas and ferrous sulfate generated is introduced into the lower part of the reaction tube filled with the element, and the solution or slurry is introduced from the upper part of the reaction tube into the storage tank, and the storage tank solution is repeatedly circulated into the reaction cylinder. Accordingly, the present invention relates to a method for producing ferric sulfate or a basic ferric sulfate solution, which comprises oxidizing ferrous sulfate.
【0007】[0007]
【作用】以下に本発明を図1の装置フローシートに基づ
いて更に詳細に説明する。図1のフローシートに於い
て、1はスタティックミキサーエレメントを充填した反
応筒(以下、反応筒と略記する)を、2は酸素ボンベを、
3は硫酸第一鉄の溶液又はスラリーの貯留槽を、4は亜
硝酸ナトリウム溶液貯留槽をそれぞれ示す。The present invention will be described below in more detail with reference to the apparatus flow sheet shown in FIG. In the flow sheet of FIG. 1, 1 is a reaction tube filled with a static mixer element (hereinafter, abbreviated as a reaction tube), 2 is an oxygen cylinder,
Reference numeral 3 denotes a storage tank for a ferrous sulfate solution or slurry, and reference numeral 4 denotes a sodium nitrite solution storage tank.
【0008】本発明では、先ず貯留槽3に硫酸第一鉄と
所望する製品塩基度に必要な硫酸及び所望する製品濃度
に必要な水を投入する。硫酸第一鉄溶液として廃硫酸第
一鉄溶液を使用する場合、一般にFe2O3濃度は5〜10重量
%程度であるから、更にFe2O3濃度を高める必要がある
場合には、硫酸第一鉄7水塩を所望濃度になるように添
加する。原料として硫酸第一鉄7水塩を使用した場合、
これが常温で完全溶解しない場合には、スラリー状態で
反応系内を循環し酸化反応を行えば、酸化反応の進行に
従って硫酸第一鉄7水塩は溶解し、完全な硫酸第二鉄又
は塩基性硫酸第二鉄溶液となる。しかしながら、スラリ
ー状態で反応系内を循環させる場合には、反応筒内の目
詰り、圧損、磨耗等が生じるため、スラリーを加温して
硫酸第一鉄の溶解度を上げることが好ましい。In the present invention, first, ferrous sulfate, sulfuric acid necessary for a desired basicity of product, and water necessary for a desired product concentration are charged into the storage tank 3. When using waste ferrous sulfate solution as the ferrous sulfate solution, since typically Fe 2 O 3 concentration is about 5 to 10 wt%, when it is necessary to further increase the Fe 2 O 3 concentration, sulfate Ferrous heptahydrate is added to the desired concentration. When ferrous sulfate heptahydrate is used as a raw material,
If this does not completely dissolve at room temperature, the slurry is circulated in the reaction system to carry out the oxidation reaction. As the oxidation reaction proceeds, ferrous sulfate heptahydrate dissolves and complete ferric sulfate or basic It becomes a ferric sulfate solution. However, when the slurry is circulated through the reaction system, clogging, pressure loss, abrasion, etc. occur in the reaction tube. Therefore, it is preferable to increase the solubility of ferrous sulfate by heating the slurry.
【0009】貯留槽3の硫酸第一鉄の溶液又はスラリー
を反応筒1の下部に導入する。次いで酸素ボンベ2より
酸素ガスを反応筒下部に導入しながら、更に亜硝酸ナト
リウム溶液貯留槽4より亜硝酸ナトリウム溶液を導入す
る。反応筒1を通過した硫酸第一鉄の溶液又はスラリー
は、反応の際に発生するNOx及び酸素含有ガスと共に
貯留槽3に導入する。更に、この貯留槽3の溶液を繰り
返し反応筒の下部に循環導入する。The ferrous sulfate solution or slurry in the storage tank 3 is introduced into the lower part of the reaction tube 1. Next, a sodium nitrite solution is further introduced from a sodium nitrite solution storage tank 4 while introducing oxygen gas into the lower portion of the reaction tube from the oxygen cylinder 2. The ferrous sulfate solution or slurry that has passed through the reaction tube 1 is introduced into the storage tank 3 together with NOx and oxygen-containing gas generated during the reaction. Further, the solution in the storage tank 3 is repeatedly circulated into the lower portion of the reaction tube.
【0010】本発明ではこのようなフローに基づいて、
硫酸第一鉄を酸化することにより硫酸第二鉄又は塩基性
硫酸第二鉄溶液を製造するものであるが、硫酸第一鉄は
次のような化学式(化1)に基づいて酸化され、硫酸第
二鉄又は塩基性硫酸第二鉄(Fe2(OH)n(SO4)3-n/2)が生成
する。In the present invention, based on such a flow,
Ferrous sulfate or a basic ferric sulfate solution is produced by oxidizing ferrous sulfate. Ferrous sulfate is oxidized based on the following chemical formula (Formula 1), ferric or basic ferric sulphate (Fe 2 (OH) n ( SO 4) 3-n / 2) is generated.
【0011】[0011]
【化1】 Embedded image
【0012】尚、導入された亜硝酸ナトリウム溶液は、
硫酸第一鉄との反応によりNOxガスを発生し、これが
触媒として循環利用される。本発明で使用する反応筒に
ついて更に詳述すれば、スタティックミキサー型混合器
に使用するエレメント5を反応筒に充填したものであっ
て、その例は特開平6-254369号公報に記載され、本発明
に使用する反応筒は、例えば(株)ノリタケカンパニーリ
ミテドより商品名SMパックの名称で市販されている。
その内部構造を図2に示す。筒内部には複数のスタティ
ックミキサーエレメント5が配設されており、導管Aよ
り導入される酸素含有ガスと、導管Bより導入される硫
酸第一鉄の溶液又はスラリーは、スタティックミキサー
エレメント5を介して効率的に接触する。The introduced sodium nitrite solution is:
The reaction with ferrous sulfate generates NOx gas, which is recycled as a catalyst. The reaction tube used in the present invention will be described in more detail. In the reaction tube, an element 5 used for a static mixer type mixer is filled in a reaction tube, and an example thereof is described in JP-A-6-254369. The reaction tube used in the present invention is commercially available, for example, from Noritake Co., Ltd. under the trade name SM Pack.
Its internal structure is shown in FIG. A plurality of static mixer elements 5 are disposed inside the cylinder, and the oxygen-containing gas introduced from the conduit A and the solution or slurry of ferrous sulfate introduced from the conduit B pass through the static mixer element 5. And efficient contact.
【0013】このスタティックミキサーエレメント5に
ついて更に詳記すると、図3に示したように軸回りに右
捻り部R(捻り角180゜)と左捻り部L(捻り角180゜)を有
する一枚の捻り板からなるものである。このようなエレ
メントを右捻り板と左捻り板の各軸方向の端面間を連続
させた形状とし、これらの軸方向を同一方向に向けて並
列に配設して充填材ユニットを構成し、このようなユニ
ットをエレメントの軸方向に直列に配設して反応筒を構
成している。反応筒の形状については特に限定するもの
ではないが、反応筒の高さはスタティックミキサーエレ
メント充填高さの約1〜10倍程度がよく、反応筒直径の
約1〜50倍程度が良い。The static mixer element 5 will be described in further detail. As shown in FIG. 3, one sheet having a right twisted portion R (twist angle 180 °) and a left twisted portion L (twist angle 180 °) around the axis. It consists of a twisted plate. Such an element has a shape in which the end faces in the respective axial directions of the right-hand twisted plate and the left-handed twisted plate are continuous, and these axial directions are arranged in parallel in the same direction to constitute a filler unit. Such units are arranged in series in the axial direction of the element to constitute a reaction tube. The shape of the reaction tube is not particularly limited, but the height of the reaction tube is preferably about 1 to 10 times the filling height of the static mixer element, and about 1 to 50 times the diameter of the reaction tube.
【0014】また、スタティックミキサーエレメントを
使用した混合器は、一般に気体流量(G)と液体流量(L)
比が2.5〜20の範囲で使用することが、反応効率が最も
良いとされている。しかし、本発明者らは種々検討を重
ねた結果、驚くべきことに全く異なる結果即ち、酸素含
有ガス(G)と硫酸第一鉄の溶液又はスラリー(L)の反応
筒への循環導入量容積比が、G/L比として0.2〜2.0の
範囲で使用することが最も好ましい結果を得た。かかる
現象が生じたのは、本発明の酸化反応が単なる気−液接
触によるものではなく、亜硝酸ナトリウムに起因するN
O、NO2ガスが硫酸第一鉄と複雑な付加化合物を生成
することにより進行している結果によるものと推測され
る。G/L比がこの範囲を逸脱すると、硫酸第一鉄の酸
化効率が低下することから好ましくない。A mixer using a static mixer element generally has a gas flow rate (G) and a liquid flow rate (L).
It is considered that the reaction efficiency is best when the ratio is used in the range of 2.5 to 20. However, the present inventors have conducted various studies, and as a result, surprisingly completely different results, that is, the volume of the circulating introduction amount of the oxygen-containing gas (G) and the solution or slurry (L) of ferrous sulfate into the reaction cylinder (L) It was most preferable to use the G / L ratio in the range of 0.2 to 2.0. This phenomenon occurs because the oxidation reaction of the present invention is not caused by mere gas-liquid contact, but is caused by Nitrite caused by sodium nitrite.
It is presumed that this is due to the fact that O and NO 2 gases are proceeding by producing complex addition compounds with ferrous sulfate. If the G / L ratio deviates from this range, the oxidation efficiency of ferrous sulfate decreases, which is not preferable.
【0015】反応筒の下部に導入する酸素含有ガスとし
ては、空気、酸素濃縮器等によって空気から濃縮された
酸素濃度90%程度のガスあるいは酸素ボンベ等を利用し
た酸素ガスを使用することができる。本発明の最も好ま
しい実施態様は、酸素含有ガスとして酸素ガスを使用
し、且つ密閉系に於いて硫酸第一鉄を酸化することであ
る。この場合、反応系の内圧はほとんど上昇せず酸化速
度は著しく増大し、酸素利用効率も100%となる。As the oxygen-containing gas introduced into the lower portion of the reaction tube, air, a gas having an oxygen concentration of about 90%, which is concentrated from air by an oxygen concentrator, or an oxygen gas utilizing an oxygen cylinder or the like can be used. . The most preferred embodiment of the present invention is to use oxygen gas as the oxygen-containing gas and oxidize ferrous sulfate in a closed system. In this case, the internal pressure of the reaction system hardly rises, the oxidation rate increases remarkably, and the oxygen utilization efficiency becomes 100%.
【0016】原料の使用割合に関して云えば、工業用
水、上水、下水等の用途により異なるが、硫酸第一鉄溶
液又はスラリーはFe2O3として概ね5〜20重量%の範囲で
使用する。また、硫酸の使用量は、硫酸第一鉄のFe2O3
量1モルに対して1モル以下である。1モルより過度の硫
酸の使用も可能であるが、酸強度が強くなり装置の腐食
が生じたり、対象水の中和が必要であったり、あるいは
凝集性能が低下する場合があり好ましくない。尚、塩基
性硫酸第二鉄溶液を得る場合の塩基度に関して云えば、
その塩基度(%)は、硫酸第一鉄のFe2O3量1モルに対する
硫酸の使用量をxモルとすれば、数式(1−x)/3×1
00で表される。従って、本発明で得られる塩基性硫酸
第二鉄溶液の塩基度は、33%以下となる。更に、亜硝酸
ナトリウム量は、硫酸第一鉄のFe2O3量1モルに対して0.
01〜0.2モルの範囲である。尚、この亜硝酸ナトリウム
溶液の添加方法は、酸素含有ガス導入前に全量添加して
もよいし、反応時に適宜添加してもよい。The ratio of the raw materials used varies depending on the use of industrial water, tap water, sewage and the like, but the ferrous sulfate solution or slurry is used in the range of about 5 to 20% by weight as Fe 2 O 3 . Also, the amount of sulfuric acid used is Fe 2 O 3 of ferrous sulfate.
The amount is 1 mol or less per 1 mol of the amount. Although it is possible to use sulfuric acid in excess of 1 mol, it is not preferable because the acid strength becomes strong and corrosion of the apparatus occurs, neutralization of the target water is required, or coagulation performance is reduced. Incidentally, in terms of basicity when obtaining a basic ferric sulfate solution,
The basicity (%) can be calculated by the formula (1-x) / 3 × 1 assuming that the amount of sulfuric acid used per mole of Fe 2 O 3 of ferrous sulfate is x mole.
It is represented by 00. Therefore, the basicity of the basic ferric sulfate solution obtained in the present invention is 33% or less. Further, the amount of sodium nitrite was 0.1 to 1 mol of Fe 2 O 3 of ferrous sulfate.
The range is from 01 to 0.2 mole. In addition, as for the method of adding the sodium nitrite solution, the sodium nitrite solution may be added in its entirety before the introduction of the oxygen-containing gas, or may be appropriately added during the reaction.
【0017】酸化反応時の温度に関して云えば、使用原
料、所望する製品濃度により限定はできないが、10〜80
℃の範囲が好ましい。更に具体的には、反応開始時、原
料を溶解するために加温することが望ましい。加熱操作
は貯留槽1を蒸気等によって適宜加熱する方法によって
行えばよい。With respect to the temperature during the oxidation reaction, it is not limited by the raw materials used and the desired product concentration, but it is 10 to 80.
C. is preferred. More specifically, at the start of the reaction, it is desirable to heat to dissolve the raw materials. The heating operation may be performed by a method of appropriately heating the storage tank 1 with steam or the like.
【0018】以上のような操作を行うことにより、硫酸
第一鉄は酸化によって硫酸第二鉄又は塩基性硫酸第二鉄
溶液となる。また、このような反応は、従来より知られ
ている一般の酸化装置の使用によれば長時間の反応時間
が必要であったが、本発明の方法によれば概ね従来の1/
10程度の時間でその反応が終了し、高い反応効率で硫酸
第二鉄又は塩基性硫酸第二鉄溶液を得ることができる。By performing the above operations, ferrous sulfate is converted into ferric sulfate or a basic ferric sulfate solution by oxidation. Further, such a reaction requires a long reaction time according to the use of a conventionally known general oxidizer, but according to the method of the present invention, it is generally 1/1 of the conventional one.
The reaction is completed in about 10 hours, and a ferric sulfate or basic ferric sulfate solution can be obtained with high reaction efficiency.
【0019】[0019]
【実施例】以下に本発明の実施例を掲げ更に説明を行
う。尚、実施例に於いて%は特に断らない限り全て重量
%を示す。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below for further explanation. In the examples, all percentages are by weight unless otherwise specified.
【0020】(実施例1)図1に示した本発明の硫酸第
二鉄又は塩基性硫酸第二鉄溶液の製造方法で使用する装
置のフローシートに基づき、反応装置を組み立てた。各
装置の仕様は次の通りである。Example 1 A reaction apparatus was assembled based on the flow sheet of the apparatus used in the method for producing a ferric sulfate or basic ferric sulfate solution of the present invention shown in FIG. The specifications of each device are as follows.
【0021】<反応筒>筒内径:100mm、筒高さ:2000mm
の円筒状の筒内部に、幅20mm、捻り方向長さ65mmのスタ
ティックミキサーエレメントを13個円柱状に並列に束
ね、これを1段として計9段を垂直方向に直列に配設し
た。尚、各段毎に間に孔径2mmの細孔を30個有する多孔
板をエレメントの支持体として配設した。また、反応筒
下部には酸素導入管を配設した。 <貯留槽>攪拌機を設けた内容量100Lの貯留槽であり、
貯留槽上部は密閉化し、必要に応じて内圧を調整できる
ように開放用のバルブを設けた。<Reaction tube> Tube inner diameter: 100 mm, tube height: 2000 mm
, 13 static mixer elements having a width of 20 mm and a length of 65 mm in the torsion direction were bundled in parallel in a cylindrical shape, and a total of 9 stages were arranged in series in the vertical direction. In addition, a perforated plate having 30 pores having a diameter of 2 mm between each stage was provided as a support for the element. In addition, an oxygen introduction pipe was provided below the reaction tube. <Reservoir> This is a 100L storage tank equipped with a stirrer,
The upper part of the storage tank was sealed, and an opening valve was provided so that the internal pressure could be adjusted if necessary.
【0022】上記の装置を使用し、硫酸第二鉄又は塩基
性硫酸第二鉄溶液の製造は次の通りに行った。先ず、貯
留槽に硫酸第一鉄(7水塩)55.67kg、70%硫酸10.66kg及
び水30.69kgを入れ、攪拌を行いながら液温が65℃とな
るまで加熱し均一な溶液とした。次いで、この溶液を液
流量(L)37L/minで反応筒の下部より導入しながら、同時
に酸素ボンベより純度100%の酸素ガスをガス流量(G)1
8.5NL/minの割合で、更に40%亜硝酸ナトリウム水溶液
1.38kgを0.14kg/minの割合で反応筒の下部より導入し
た。尚、この場合に於ける酸素ガス(G)と硫酸第一鉄溶
液(L)の導入量比(G/L比)は0.5である。反応筒の上部か
らガスと溶液の混合液をガス抜きバルブの取り付けられ
た貯留槽内に導入し、再び貯留槽から繰り返し反応筒下
部へ循環導入することにより硫酸第一鉄の酸化を行っ
た。尚、この場合に於ける反応系は密閉状態で行った。Using the above apparatus, the production of ferric sulfate or basic ferric sulfate solution was carried out as follows. First, 55.67 kg of ferrous sulfate (heptahydrate), 10.66 kg of 70% sulfuric acid and 30.69 kg of water were put into a storage tank, and heated until the liquid temperature reached 65 ° C. with stirring to obtain a uniform solution. Then, while introducing this solution at a liquid flow rate (L) of 37 L / min from the lower part of the reaction tube, at the same time, 100% pure oxygen gas was supplied from the oxygen cylinder at a gas flow rate (G) of 1
8.5NL / min, 40% sodium nitrite aqueous solution
1.38 kg was introduced from the lower part of the reaction tube at a rate of 0.14 kg / min. In this case, the introduction ratio (G / L ratio) of the oxygen gas (G) and the ferrous sulfate solution (L) is 0.5. The mixed solution of the gas and the solution was introduced into the storage tank provided with a degassing valve from the upper portion of the reaction tube, and was repeatedly circulated from the storage tank to the lower portion of the reaction tube to oxidize ferrous sulfate. The reaction system in this case was performed in a closed state.
【0023】このような反応筒への循環導入を行いなが
ら、反応の終了は反応進行が終結する時間近傍に於いて
循環液を5分毎に採取し、Fe2+濃度が0.07%以下となる
時間を以て反応時間とした。以下、実施例に於いて反応
時間は全てこの方法で求めた。尚、この場合に於ける反
応時間は65分であった。また、反応後に得られた溶液の
分析を行った結果、反応液はFe2O316.1%、SO426.7%、
塩基度8%の塩基性硫酸第二鉄溶液であった。While the circulation is being introduced into the reaction tube, the circulating liquid is collected every 5 minutes in the vicinity of the time when the progress of the reaction is completed, and the Fe 2+ concentration becomes 0.07% or less. The time was defined as the reaction time. Hereinafter, all the reaction times in the examples were determined by this method. The reaction time in this case was 65 minutes. The solution obtained after the reaction was analyzed, and as a result, the reaction solution was Fe 2 O 3 16.1%, SO 4 26.7%,
The solution was a basic ferric sulfate solution having a basicity of 8%.
【0024】(比較例1)実施例1で使用した反応筒に
代えて、以下のようなラシヒリングを充填した反応筒を
使用し、実施例1と同様に塩基性硫酸第二鉄溶液を製造
した。 <ラシヒリング充填反応筒>筒内径100mm、高さ2000mm
の円筒状の筒内部に、3/4インチラシヒリングを充填高
さ600mmとなるように充填した。また、反応筒の下部に
酸素導入管を配設し、亜硝酸ナトリウム導入管と硫酸第
一鉄溶液の導入管は上部に配設し、反応筒を通過した溶
液は反応筒の下部からガス抜きバルブの取り付けられた
貯留槽へ循環導入するようにした。Comparative Example 1 A basic ferric sulfate solution was produced in the same manner as in Example 1 except that a reaction cylinder filled with Raschig rings as described below was used instead of the reaction cylinder used in Example 1. . <Rashig ring filled reaction tube> 100 mm inside diameter, 2000 mm height
Was filled with a 3/4 inch Raschig ring to a filling height of 600 mm. In addition, an oxygen inlet tube is provided at the bottom of the reaction tube, a sodium nitrite inlet tube and a ferrous sulfate solution inlet tube are provided at the upper portion, and the solution passing through the reaction tube is vented from the lower portion of the reaction tube. It was circulated and introduced into the storage tank to which the valve was attached.
【0025】尚、このような反応筒を使用した結果、反
応効率が悪く反応系内の内圧が上昇するため、貯留槽の
上部のガス抜きバルブを開放した状態で反応を行った。
その他は実施例1と同一の条件で反応を行った結果、反
応時間は600分であった。Incidentally, as a result of using such a reaction tube, the reaction efficiency was poor and the internal pressure in the reaction system increased. Therefore, the reaction was carried out with the gas vent valve at the top of the storage tank opened.
Otherwise, the reaction was carried out under the same conditions as in Example 1, and as a result, the reaction time was 600 minutes.
【0026】(比較例2)実施例1で使用した反応筒に
代えて、以下のようなアトマイザー装置を備えた反応槽
を使用し、実施例1と同様に塩基性硫酸第二鉄溶液を製
造した。 <アトマイザー装備反応槽>ガス抜き用バルブの取り付
けられた上蓋を有する槽内径500mm、高さ500mmの円筒状
の反応槽(内容量98L)に、翼内径50mm、高さ60mmの下向
きカップ状の回転翼を有するアトマイザー装置(回転数1
300rpm)を設置した。このアトマイザー装置の翼下へ酸
素導入管を配設し、硫酸第一鉄溶液を反応槽へ入れた
後、酸素ガスを導入しながらアトマイザーで攪拌を行
い、亜硝酸ナトリウム溶液を反応筒の上部から添加する
方法で反応を行った。(Comparative Example 2) A basic ferric sulfate solution was produced in the same manner as in Example 1 except that a reaction vessel equipped with the following atomizer was used instead of the reaction tube used in Example 1. did. <Reactor equipped with an atomizer> A cylindrical cup (with an internal capacity of 98L) with an inner lid of 500mm in height and 500mm in height with an upper lid fitted with a degassing valve, and a downward cup-shaped rotation of 50mm in inner diameter of wing and 60mm in height Atomizer device with wings (rotation speed 1
300 rpm). An oxygen introduction tube is arranged under the blade of this atomizer, ferrous sulfate solution is put into the reaction tank, and then stirred with an atomizer while introducing oxygen gas, and sodium nitrite solution is added from the top of the reaction tube. The reaction was performed in the following manner.
【0027】尚、このような反応槽を使用した結果、反
応効率が悪く反応系内の内圧が上昇するため、反応槽の
上部のガス抜きバルブを開放した状態で反応を行った。
その他は実施例1と同一の条件で反応を行った結果、反
応時間は900分であった。Since the reaction efficiency was poor and the internal pressure in the reaction system increased as a result of using such a reaction tank, the reaction was carried out with the gas vent valve at the top of the reaction tank opened.
Otherwise, the reaction was carried out under the same conditions as in Example 1, and as a result, the reaction time was 900 minutes.
【0028】(実施例2)実施例1で使用した反応装置
を使用し、酸素ガスのガス流量を各々表1に示した割合
で導入することにより塩基性硫酸第二鉄溶液を製造し
た。尚、貯留槽の上部のガス抜きバルブを開放し反応系
内を開放条件下で反応を行い、その他は実施例1と同一
の条件で反応を行った。各G/L比の条件での反応時間を
表1に示した。(Example 2) A basic ferric sulfate solution was produced by using the reactor used in Example 1 and introducing a gas flow rate of oxygen gas at a rate shown in Table 1. The reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 except that the gas vent valve at the top of the storage tank was opened and the inside of the reaction system was opened. The reaction time under each G / L ratio condition is shown in Table 1.
【0029】[0029]
【表1】 [Table 1]
【0030】(実施例3)実施例1で使用した反応装置
を使用し、実施例1の純度100%の酸素ガスに代えて純
度90%の酸素ガスを使用し、同様に塩基性硫酸第二鉄溶
液を製造した。尚、貯留槽上部のガス抜きバルブを開放
し反応系内を開放条件下で反応を行い、その他は実施例
1と同一の条件で反応を行った結果、反応時間は420分
であった。Example 3 Using the reactor used in Example 1, an oxygen gas having a purity of 90% was used in place of the oxygen gas having a purity of 100% in Example 1, An iron solution was prepared. The reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 except that the gas vent valve at the top of the storage tank was opened and the inside of the reaction system was opened, and the reaction time was 420 minutes.
【0031】(実施例4)実施例1で使用した反応装置
を使用し、貯留槽内の溶液温度を30℃とすることでスラリー
溶液状態で、同様に塩基性硫酸第二鉄溶液を製造した。
尚、貯留槽上部のガス抜きバルブを開放し反応系内を開
放条件下で反応を行い、その他は実施例1と同一の条件
で反応を行った結果、反応時間は150分であった。(Example 4) A basic ferric sulfate solution was similarly produced in a slurry solution state by using the reactor used in Example 1 and setting the solution temperature in the storage tank to 30 ° C. .
The reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 except that the gas vent valve at the top of the storage tank was opened and the inside of the reaction system was opened, and the reaction time was 150 minutes.
【0032】(実施例5)実施例1で使用した反応装置
を使用し、硫酸第一鉄原料に第一鉄を含有する廃硫酸を
使用して反応を行った。貯留槽に廃硫酸(Fe2+5.92%、S
O414.18%含有)45.81kg、硫酸第一鉄(7水塩)42.1kg、70
%硫酸11.35kg及び水0.66kgを入れ、攪拌を行いながら
液温が65℃となるまで加熱し均一な溶液とした。以下、
実施例1と同一条件で同様に反応を行い、硫酸第二鉄の
正塩溶液を製造した。その結果、反応時間は65分であっ
た。Example 5 Using the reactor used in Example 1, a reaction was carried out using waste sulfuric acid containing ferrous iron as a ferrous sulfate raw material. Waste sulfuric acid (Fe 2+ 5.92%, S
45.81 kg (containing 14.18% of O 4 ), 42.1 kg of ferrous sulfate (heptahydrate), 70
11.35 kg of 0.6% sulfuric acid and 0.66 kg of water were added, and the mixture was heated with stirring until the liquid temperature reached 65 ° C. to form a uniform solution. Less than,
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 to produce a normal salt solution of ferric sulfate. As a result, the reaction time was 65 minutes.
【0033】(実施例6)実施例1で使用した反応装置
を使用し、実施例5と同様に廃硫酸を使用して反応を行
った。貯留槽に廃硫酸(Fe2+5.92%、SO414.18%含有)5
6.59kg、硫酸第一鉄(7水塩)39.0kg及び70%硫酸4.42kg
を入れ、攪拌を行いながら液温が65℃となるまで加熱し
均一な溶液とした。以下、実施例1と同一条件で同様に
反応を行い、塩基度15%の塩基性硫酸第二鉄溶液を製造
した。その結果、反応時間は65分であった。Example 6 A reaction was carried out using waste sulfuric acid in the same manner as in Example 5 using the reactor used in Example 1. Waste sulfuric acid in the storage tank (containing 5.92% of Fe 2+ and 14.18% of SO 4 ) 5
6.59 kg, ferrous sulfate (7-hydrate) 39.0 kg and 70% sulfuric acid 4.42 kg
Was added thereto, and the mixture was heated until the liquid temperature reached 65 ° C. while stirring to obtain a uniform solution. Thereafter, the reaction was carried out in the same manner as in Example 1 to produce a basic ferric sulfate solution having a basicity of 15%. As a result, the reaction time was 65 minutes.
【0034】(実施例7)実施例1で使用した反応装置
に於いて、反応筒内に配設したスタティックミキサーエ
レメントの垂直方向の段数を実施例1の9段に代えて6段
とし、その他は同一の条件の反応装置で塩基性硫酸第二
鉄溶液を製造した。また、実施例1に於ける硫酸第一鉄
溶液の液流量(L)は11L/minとし、また純度100%の酸素
ガス流量(G)は22NL/minの割合(G/L比0.5)であり、その
他の条件は実施例1と同一条件で反応を行った。その結
果、反応時間は105分であった。(Example 7) In the reactor used in Example 1, the number of vertical stages of the static mixer element disposed in the reaction tube was changed to 6 in place of 9 in Example 1, and Manufactured a basic ferric sulfate solution in a reactor under the same conditions. The liquid flow rate (L) of the ferrous sulfate solution in Example 1 was 11 L / min, and the oxygen gas flow rate (G) of 100% purity was 22 NL / min (G / L ratio 0.5). The reaction was carried out under the same conditions as in Example 1 except for the above. As a result, the reaction time was 105 minutes.
【0035】[0035]
【発明の効果】本発明の硫酸第二鉄又は塩基性硫酸第二
鉄溶液の製造方法は、硫酸第一鉄を原料として使用し、
高い酸化効率によって効率的に硫酸第二鉄又は塩基性硫
酸第二鉄溶液を製造する方法である。硫酸第一鉄を原料
とし、空気あるいは酸素ガスによる酸化によって硫酸第
二鉄又は塩基性硫酸第二鉄溶液を製造する方法は、その
酸化効率が非常に低いために、従来長時間の反応を要し
ていたが、本発明では簡単な装置でしかも短時間で効率
よく硫酸第二鉄又は塩基性硫酸第二鉄溶液を製造するこ
とができ、製造効率が悪いがために従来殆ど使用される
ことがなかった廃酸物中に含まれる硫酸第一鉄を有効に
利用することが可能である。The method for producing a ferric sulfate or basic ferric sulfate solution of the present invention uses ferrous sulfate as a raw material,
This is a method for producing a ferric sulfate or basic ferric sulfate solution efficiently with high oxidation efficiency. In the method of producing ferric sulfate or basic ferric sulfate solution by oxidation with air or oxygen gas using ferrous sulfate as a raw material, the oxidation efficiency is extremely low. However, according to the present invention, a ferric sulfate or basic ferric sulfate solution can be efficiently produced with a simple apparatus and in a short time, and the production efficiency is poor. It is possible to effectively utilize the ferrous sulfate contained in the waste acid which has not been used.
【図1】本発明の硫酸第二鉄又は塩基性硫酸第二鉄溶液
の製造方法で使用する装置フローシートである。FIG. 1 is an apparatus flow sheet used in the method for producing a ferric sulfate or basic ferric sulfate solution of the present invention.
【図2】本発明で使用するスタティックミキサーエレメ
ントを充填した反応筒の内部構造を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an internal structure of a reaction tube filled with a static mixer element used in the present invention.
【図3】本発明で使用する反応筒内部のスタティックミ
キサーエレメントを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a static mixer element inside a reaction tube used in the present invention.
1 スタティックミキサーエレメントを充填した反応筒 2 酸素ボンベ 3 硫酸第一鉄の溶液又はスラリーの貯留槽 4 亜硝酸ナトリウム溶液貯留槽 5 スタティックミキサーエレメント A 酸素含有ガスの導管 B 硫酸第一鉄の溶液又はスラリーの導管 R エレメントの右捻り部 L エレメントの左捻り部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reaction tube filled with static mixer element 2 Oxygen cylinder 3 Reservoir of ferrous sulfate solution or slurry 4 Reservoir of sodium nitrite solution 5 Static mixer element A Pipe of oxygen-containing gas B Solution or slurry of ferrous sulfate Of pipe R Right twist of element L Left twist of element
Claims (3)
硫酸第二鉄又は塩基性硫酸第二鉄溶液の製造方法に於い
て、酸素含有ガスと硫酸第一鉄の溶液又はスラリーをス
タティックミキサーエレメントを充填した反応筒の下部
に導入し、発生するNOx及び酸素含有ガスと硫酸第一
鉄の溶液又はスラリーを反応筒上部より貯留槽に導入
し、貯留槽溶液を繰り返し反応筒に循環導入することに
より、硫酸第一鉄を酸化することを特徴とする硫酸第二
鉄又は塩基性硫酸第二鉄溶液の製造方法。In a method for producing a ferric sulfate or basic ferric sulfate solution using sodium nitrite as a catalyst, a static mixer element is filled with a solution or slurry of an oxygen-containing gas and ferrous sulfate. By introducing the solution or slurry of NOx and oxygen-containing gas and ferrous sulfate generated from the upper part of the reaction cylinder into the storage tank, and repeatedly circulating the storage tank solution into the reaction cylinder, A method for producing ferric sulfate or basic ferric sulfate solution, comprising oxidizing ferrous sulfate.
はスラリー(L)の反応筒への循環導入量容積比が、G/
L比として0.2〜2.0の範囲である請求項1の製造方法。2. The volume ratio of the oxygen-containing gas (G) and the solution or slurry (L) of ferrous sulfate circulated into the reaction cylinder is G / G.
2. The method according to claim 1, wherein the L ratio is in the range of 0.2 to 2.0.
且つ密閉系において硫酸第一鉄を酸化することを特徴と
する請求項1又は2の製造方法。3. Use of oxygen gas as an oxygen-containing gas,
3. The method according to claim 1, wherein ferrous sulfate is oxidized in a closed system.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5803895A JP2654928B2 (en) | 1995-02-21 | 1995-02-21 | Method for producing ferric sulfate or basic ferric sulfate solution |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08225326A JPH08225326A (en) | 1996-09-03 |
JP2654928B2 true JP2654928B2 (en) | 1997-09-17 |
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ID=13072772
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP3482132B2 (en) * | 1998-07-27 | 2003-12-22 | 株式会社杉田製線 | Ferric polysulfate production equipment |
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- 1995-02-21 JP JP5803895A patent/JP2654928B2/en not_active Expired - Lifetime
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JPH08225326A (en) | 1996-09-03 |
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