JP3532074B2 - 低窒素ポリ硫酸第２鉄溶液の製造方法 - Google Patents
低窒素ポリ硫酸第２鉄溶液の製造方法Info
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Description
いは各種産業排水用の凝集剤として用いられるポリ硫酸
第２鉄溶液の製造方法に関し、特に製造の際に用いられ
る酸化剤として窒素酸化物を用いながら、残留する窒素
分の極めて少ないポリ硫酸第２鉄溶液を製造する方法に
関するものである。
来一般に用いられていた塩化第２鉄溶液と比べて、低腐
食性、ｐＨ低下が少ないといった利点を有し、下水、し
尿、及び各種産業排水のための凝集剤として広く用いら
れるようになってきた。その製造方法としては特公昭５
１−１７５１６号公報（特許第８４２０８５号）に記載
されているように、硫酸第１鉄溶液中の硫酸を、硫酸第
１鉄１モルに対して０．５モル未満となるように、酸
素、窒素酸化物、二酸化マンガン等の酸化剤により酸化
することで、ポリ硫酸鉄溶液を得ることができる。
窒素酸化物を用いてポリ硫酸鉄溶液を製造する場合、製
造されたポリ硫酸鉄溶液中に窒素分が数百〜数千ｍｇ／
リットル含有されることとなる。このような含有率は、
閉鎖性水域における富栄養化が問題視されている昨今、
看過できない。この対策として例えば特公平２−２２０
１２号公報において、硫酸水溶液に所定量の四三酸化鉄
を加えて撹拌し、ポリ硫酸鉄溶液を製造することが提案
されている。かかる製造法では、四三酸化鉄が硫酸に溶
け難いという従来の常識に反して、硫酸溶液を或る一定
濃度とした場合には良く溶けるという事実を見い出した
ことに起因している。しかし、当該製造法を実施してみ
ると硫酸の溶解率は依然低く、これを向上させる目的で
塩素酸ソーダや過酸化水素や過塩素酸ソーダなどの酸化
剤を用いているのが実情であった。塩素酸ソーダは爆薬
等の原料にもなるもので、その取り扱いに難点がある
他、製造されるポリ硫酸鉄溶液中に塩素分が含有される
ことになることになり、ポリ硫酸鉄溶液での従来の特徴
である低腐食性に反する点で問題がある。一方、他の過
酸化水素や過塩素酸ソーダは製造コストがかかり過ぎる
という問題がある。更には、酸化終了後、溶解せずに残
った四三酸化鉄を分離して取り除くための工程も必要と
なっていた。
において、硝酸や亜硝酸ソーダのような酸化剤を予め調
整した硫酸溶液に、固体状態の硫酸第１鉄を添加するこ
とで酸化反応の大幅な短縮を実現したポリ硫酸第２鉄溶
液の製造方法が提案された。この提案方法では、短時間
で効率良くポリ硫酸第２鉄溶液を製造することができる
が、残留する窒素分が数千ｍｇ／リットルもあって上記
富栄養化の問題を解決していない。そこで本出願人らは
先に特願平８−９５６６２号において、一次酸化剤とし
て窒素酸化物を、二次酸化剤として窒素を含まない酸化
剤を用いて酸化製造する低窒素ポリ硫酸鉄の製造方法を
提案したが、窒素を含まない酸化剤を最終工程で必要と
することから、更に改良の余地が残されている。
なされたもので、その目的とするところは、安価な酸化
剤である窒素酸化物を用いて酸化製造されるが、製品に
含まれる窒素分を極めて低くすることが可能なポリ硫酸
鉄溶液の製造方法を案出することにある。
り達成される。即ち、第１工程として、所定量の鉄塩を
含有し当該鉄塩の鉄分と硫酸とのモル比が１以上１．５
以下に調整された硫酸鉄溶液に対して、亜硝酸ソーダの
ような窒素酸化物を触媒として空気又は酸素で２価鉄を
３価鉄に酸化するポリ硫酸第２鉄溶液を製造する。この
ポリ硫酸第２鉄溶液を製造する第１工程は公知の製造方
法である。この時点でポリ硫酸鉄溶液中には、窒素分が
数百〜数千ｍｇ／リットル含有する。次に、第１工程で
製造されたポリ硫酸鉄溶液に含有する窒素分に対して還
元剤として２価の鉄塩若しくは金属鉄を少量ずつ添加し
て、当該窒素分をＮＯxとして除去する。この際、添加
された２価鉄は全て酸化され、３価鉄になる。この酸化
反応が終了した時点で、再度少量の２価鉄を添加する。
この操作を繰り返すことにより、窒素分はＮＯxとして
除去され、ポリ硫酸鉄溶液中の窒素分を低減することが
できる。一度に添加する２価鉄の量は含有する窒素分に
対して少量であればかまわないが、実験によれば、含有
する窒素分１モルに対して２モル程度の添加まで窒素除
去に有効であった。望ましくは含有する窒素分１モルに
対して０．５モル〜１モル程度である。またＮＯxガス
の発生を確認する手段として酸化還元電位を監視するの
が有効である。即ち、２価鉄を添加した際、酸化還元電
位は低下するが、窒素分の還元反応によるＮＯx発生及
び添加した２価鉄の酸化反応に伴い、酸化還元電位は上
昇するため、上昇し始めで次の２価鉄添加を行うことが
でき、処理を迅速化できる。大量の２価鉄を一度に添加
すると、反応時間は非常に長くなり、あるいはポリ硫酸
鉄溶液中の窒素分は除去されず、また２価鉄は残存する
ことになり、したがってポリ硫酸鉄溶液中の窒素分を低
減することができない。
示すように、２価鉄によって硝酸イオンは還元反応によ
りＮＯxとして除去される。
中間生成物がこの反応の触媒の働きをする所謂時計反応
であり、またこの反応に対して２価鉄は阻害物質になる
と考えられる。
される過程は酸化還元電位を測定することにより、容易
に認識でき、過剰な２価鉄の添加を制御することが可能
である。またこの反応は、温度が高いほど反応速度が速
くなるが、製品の安定性から望ましくは６０〜７０℃で
行うのがよく、第１工程の酸化反応は発熱反応であり、
通常、反応終了時に６０〜７０℃になるため、加熱する
ことなく直ちに第２工程が実施可能で、好適である。ま
た、ここでいう２価鉄は第１工程で得られたポリ硫酸鉄
溶液に２価の鉄イオンとして溶解可能であれば何でも良
いが、不純分が混入しないこと及び容易に溶解可能であ
ることから、鉄、望ましくは硫酸第１鉄が良い。
素酸化物を用いて酸化製造させるが、極めて窒素分の低
いポリ硫酸鉄溶液が製造される。
例に基づいて説明する。なお当然ながら、以下の例は、
本発明を例示するものであり、本発明の技術的範囲を限
定するものではない。
水和物７９４ｇ、９６％硫酸６２ｃｃ、水３００ｇから
なる硫酸鉄溶液に、２０％亜硝酸ソーダ溶液５０ｃｃを
間欠的に添加しながら酸素で酸化を行い、全量を１リッ
トルに調整することによりポリ硫酸第２鉄溶液を得た。
この時、液温６８℃、酸化還元電位は８１０ｍＶであっ
た。この液を分析したところ、Ｆｅ3+１６０ｇ／リット
ル、Ｆｅ2+＜０．１ｇ／リットル、ＳＯ42-３８０ｇ／
リットル、トータル窒素７６７ｍｇ／リットルであっ
た。
酸第２鉄溶液１リットルを、図１に示すように、銀・塩
化銀電極を有する酸化還元電位計で酸化還元電位を測定
しながら撹拌機を用いて１２０ｒｐｍで撹拌して、硫酸
第１鉄７水和物を５ｇ添加したところ、酸化還元電位は
６８０ｍＶになった。約１０分後に、酸化還元電位が上
昇し始め、ＮＯxガスが発生し、７２０ｍＶになり、再
度硫酸第１鉄７水和物を５ｇ添加した。この操作を計６
回繰り返し、硫酸第１鉄７水和物を３０ｇ添加した。次
に一度の添加量を３ｇにして計１２ｇ添加し、最後には
１ｇずつ計３ｇ添加して、全量で４５ｇ添加した。全反
応に要した時間は約１時間であった。その結果、Ｆｅ3+
１６７ｇ／リットル、Ｆｅ2+＜０．１ｇ／リットル、Ｓ
Ｏ42-３９４ｇ／リットル、トータル窒素９４ｍｇ／リ
ットルのポリ硫酸第２鉄溶液を得た。
られたポリ硫酸第２鉄溶液１リットルを酸化還元電位を
測定しながら撹拌機を用いて１２０ｒｐｍで撹拌して、
硫酸第１鉄７水和物を一度に４５ｇ添加し、約６時間撹
拌状態を保った。その結果、Ｆｅ3+１５８ｇ／リット
ル、Ｆｅ2+９．２ｇ／リットル、ＳＯ42-３９３ｇ／リ
ットル、ＮＯ31-３３００ｍｇ／リットル、トータル窒
素７４５ｍｇ／リットルのポリ硫酸第２鉄溶液となっ
た。
して酸素又は空気で酸化しポリ硫酸鉄溶液を製造した場
合、用いられる窒素酸化物の亜硝酸ソーダの窒素分はほ
ぼ全てポリ硫酸鉄溶液中に含有され、その値は窒素とし
て数百〜数千ｍｇ／リットルとなるが、本発明に係る方
法によって、ポリ硫酸鉄溶液中の窒素分を１００ｍｇ／
リットル以下にまで低減することが可能で、例えば凝集
剤として当該溶液を使用しても富栄養化の問題を生じな
い。また本発明に係る方法により製造されたポリ硫酸鉄
溶液は、従来の方法で製造されたポリ硫酸鉄溶液と比較
して、凝集効果等において全く遜色のないものである。
様子を説明する概念図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 所定量の鉄塩を含有し当該鉄塩の鉄分と
硫酸とのモル比が１以上１．５以下に調整された硫酸鉄
溶液に対して、窒素酸化物を触媒として空気又は酸素で
２価鉄を３価鉄に酸化するポリ硫酸第２鉄溶液を製造す
る第１工程と、得られたポリ硫酸第２鉄溶液に含有する
窒素分に対して還元剤として２価の鉄塩若しくは金属鉄
を少量ずつ添加することにより当該窒素分を除去する第
２工程とからなる低窒素ポリ硫酸第２鉄溶液を製造する
方法。 - 【請求項２】 上記第２工程で２価鉄塩若しくは金属鉄
を少量ずつ添加する際に、酸化還元電位を測定して過剰
な添加を制御することを特徴とする請求項１に記載の製
造方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP19276797A JP3532074B2 (ja) | 1997-07-17 | 1997-07-17 | 低窒素ポリ硫酸第２鉄溶液の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19276797A JP3532074B2 (ja) | 1997-07-17 | 1997-07-17 | 低窒素ポリ硫酸第２鉄溶液の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1135328A JPH1135328A (ja) | 1999-02-09 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19276797A Expired - Fee Related JP3532074B2 (ja) | 1997-07-17 | 1997-07-17 | 低窒素ポリ硫酸第２鉄溶液の製造方法 |
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Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP6132965B1 (ja) * | 2016-07-12 | 2017-05-24 | 日鉄鉱業株式会社 | ポリ硫酸第二鉄の製造方法及び汚泥焼却炉用固結抑制剤 |
-
1997
- 1997-07-17 JP JP19276797A patent/JP3532074B2/ja not_active Expired - Fee Related
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