JP5472087B2 - ポリ硫酸第2鉄溶液及びその製造方法 - Google Patents
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Description
(1)ポリ硫酸第2鉄の塩基度を大きくすることにより、ポリ塩化アルミニウム(PAC)等と同様に凝集能力が高まること
(2)鉄の溶解に際しては、3価の鉄の存在下で鉄の溶解速度が速くなること
(3)原料として硫酸第1鉄と金属鉄とを併用することによりポリ硫酸第2鉄の塩基度を適宜変化させることが可能であること、及び
(4)鉄の酸化反応を過酸化水素で行うことにより、溶解時に発生するH+とOH-とが反応して水(H++OH-=H2O)となり、これにより還元反応がなくなり、鉄の酸化効率が上昇して95〜100%になること
〔1〕硫酸第1鉄溶液を過酸化水素で酸化する第1工程と、
上記第1工程で得られた溶液に、溶液中に含まれる全硫酸根の全量T−SO4と鉄全量T−Feとの割合T−SO4/T−Feがモル比で0.5〜1.5の範囲となるように金属鉄及び硫酸を添加する第2工程と、
上記第2工程で得られた溶液中に含まれる金属鉄を過酸化水素により溶解及び酸化させる第3工程と、
上記第3工程で得られた溶液をろ過し、溶液中の不溶解分を分離する第4工程と
を備え、下記示性式(1)
[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m (1)
(但し、2<n<6、mは100以上であり、T−SO4/T−Feのモル比が0.5<T−SO4/T−Fe<1.5である。)
で示されるポリ硫酸第2鉄溶液の溶液を得ることを特徴とするポリ硫酸第2鉄溶液の製造方法。
〔2〕硫酸第2鉄またはポリ硫酸第2鉄を含有する溶液を準備する第1工程と、
上記第1工程で得られた溶液に、溶液中に含まれる全硫酸根の全量T−SO4と鉄全量T−Feとの割合T−SO4/T−Feがモル比で0.5〜1.5の範囲となるように金属鉄及び硫酸を添加する第2工程と、
上記第2工程で得られた溶液中に含まれる金属鉄を過酸化水素により溶解及び酸化させる第3工程と、
上記第3工程で得られた溶液をろ過し、溶液中の不溶解分を分離する第4工程と
を備え、下記示性式(1)
[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m (1)
(但し、2<n<6、mは100以上であり、T−SO4/T−Feのモル比が0.5<T−SO4/T−Fe<1.5である。)
で示されるポリ硫酸第2鉄溶液の溶液を得ることを特徴とするポリ硫酸第2鉄溶液の製造方法。
〔3〕上記第2工程において、添加する硫酸の濃度が70〜98質量%である〔1〕又は〔2〕記載のポリ硫酸第2鉄溶液の製造方法。
〔4〕上記第3工程において、金属鉄を過酸化水素で酸化する温度が40〜80℃である〔1〕、〔2〕又は〔3〕記載のポリ硫酸第2鉄溶液の製造方法。
〔5〕下記示性式(1’)
[Fe2(OH)n’(SO4)3-n’/2]m (1’)
(但し、2<n’<6、mは100以上であり、T−SO4/T−Feのモル比が0.5<T−SO4/T−Fe<1.5である。)
で示され、鉄濃度が90〜180g/Lであることを特徴とするポリ硫酸第2鉄の溶液。
本発明のポリ硫酸第2鉄溶液の製造方法は、
硫酸第1鉄溶液を過酸化水素で酸化する第1工程と、
上記第1工程で得られた溶液に、溶液中に含まれる全硫酸根の全量T−SO4と鉄全量T−Feとの割合T−SO4/T−Feがモル比で0.5〜1.5の範囲となるように金属鉄及び硫酸を添加する第2工程と、
上記第2工程で得られた溶液中に含まれる金属鉄を過酸化水素により溶解及び酸化させる第3工程と、
上記第3工程で得られた溶液をろ過し、溶液中の不溶解分を分離する第4工程と
を備えたものである。
Fe2+ → Fe3++e- ・・・(1)
H2O2+2H++2e- → 2H2O ・・・(2)
の酸化還元反応が行われ、硫酸第1鉄溶液中の硫酸イオンを含めると、
2FeSO4+H2O2+H2SO4 → 2Fe2(SO4)3+2H2O ・・・(3)
となり、硫酸第2鉄Fe2(SO4)3が生成される。
Fe2+ → Fe3++e- ・・・(1)
H2O2+2H++2e- → 2H2O ・・・(2)
が進行し、酸化効率が上昇し、従来の限界値85%を超えることができ、その結果、95%以上の酸化効率を得ることができる。
[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m (1)
(但し、2<n<6、mは100以上であり、T−SO4/T−Feのモル比が0.5<T−SO4/T−Fe<1.5である。)
で示されるポリ硫酸第2鉄溶液の溶液を得ることができる。
[Fe2(OH)n’(SO4)3-n’/2]m (1’)
(但し、2<n’<6、mは100以上であり、T−SO4/T−Feのモル比が0.5<T−SO4/T−Fe<1.5である。)
で示されるポリ硫酸第2鉄を得ることができる。このように、本発明では、n’>2の塩基度を高くすることができ、ポリ塩化アルミニウム(PAC)等と同等な凝集力、即ち高い凝集力を有するものである。なお、n’の値が大きくなる程、塩基度が大きくなり、凝集力が大きくなる。
硫酸第1鉄を溶解し、鉄イオンの濃度が50g/Lの溶液を得た。酸化工程として、これに濃度35%の過酸化水素水24g/Lを加え、40℃において0.5時間撹拌を行って、3価の鉄イオンの濃度が40g/Lの溶液を得た。次に、この溶液に鉄粉220g/Lを添加し、更に市販の98%濃硫酸を添加し、溶液中に含まれる硫酸根の全量が207g/Lとなるように調整した。次いで、濃度35%の過酸化水素132g/Lを加え、50℃において2時間撹拌を行い、上記鉄粉を溶解酸化した。最後にろ過を行って不溶解分を除去し、鉄全量が160g/L、硫酸根の全量が207g/Lのポリ硫酸第2鉄の溶液を得たこのポリ硫酸第2鉄は、上記式(1)において、n=3.6,m=350であった。
Claims (5)
- 硫酸第1鉄溶液を過酸化水素で酸化する第1工程と、
上記第1工程で得られた溶液に、溶液中に含まれる全硫酸根の全量T−SO4と鉄全量T−Feとの割合T−SO4/T−Feがモル比で0.5〜1.5の範囲となるように金属鉄及び硫酸を添加する第2工程と、
上記第2工程で得られた溶液中に含まれる金属鉄を過酸化水素により溶解及び酸化させる第3工程と、
上記第3工程で得られた溶液をろ過し、溶液中の不溶解分を分離する第4工程と
を備え、下記示性式(1)
[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m (1)
(但し、2<n<6、mは100以上であり、T−SO4/T−Feのモル比が0.5<T−SO4/T−Fe<1.5である。)
で示されるポリ硫酸第2鉄溶液の溶液を得ることを特徴とするポリ硫酸第2鉄溶液の製造方法。 - 硫酸第2鉄またはポリ硫酸第2鉄を含有する溶液を準備する第1工程と、
上記第1工程で得られた溶液に、溶液中に含まれる全硫酸根の全量T−SO4と鉄全量T−Feとの割合T−SO4/T−Feがモル比で0.5〜1.5の範囲となるように金属鉄及び硫酸を添加する第2工程と、
上記第2工程で得られた溶液中に含まれる金属鉄を過酸化水素により溶解及び酸化させる第3工程と、
上記第3工程で得られた溶液をろ過し、溶液中の不溶解分を分離する第4工程と
を備え、下記示性式(1)
[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m (1)
(但し、2<n<6、mは100以上であり、T−SO4/T−Feのモル比が0.5<T−SO4/T−Fe<1.5である。)
で示されるポリ硫酸第2鉄溶液の溶液を得ることを特徴とするポリ硫酸第2鉄溶液の製造方法。 - 上記第2工程において、添加する硫酸の濃度が70〜98質量%である請求項1又は2記載のポリ硫酸第2鉄溶液の製造方法。
- 上記第3工程において、金属鉄を過酸化水素で酸化する温度が40〜80℃である請求項1、2又は3記載のポリ硫酸第2鉄溶液の製造方法。
- 下記示性式(1’)
[Fe2(OH)n’(SO4)3-n’/2]m (1’)
(但し、2<n’<6、mは100以上であり、T−SO4/T−Feのモル比が0.5<T−SO4/T−Fe<1.5である。)
で示され、鉄濃度が90〜180g/Lであることを特徴とするポリ硫酸第2鉄の溶液。
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