SE433843B - Forfarande for framstellning av en vattenreningskemikalie med trevert jern - Google Patents

Description

8206202-7 10 15 20 25 30 35 önskemål har därför framkommit om framställningsmetoder som är enk- lare och därvid kan genomföras i enklare typer av utrustning. Härvid skall oxidation av ferrosulfat även kunna ske vid det lokala vatten- reningsverket och man skall kunna undvika stora centralanläggningar, vilka medför stora transportkostnader för kemikalierna. 1 handeln förekomner även billigt järnskrot som skulle kunna oxideras till trevärt järn, speciellt i förening med klor, eftersom ferriklorid är en i vatten lättlöslig förening. Vid upplösning av metalliskt järn i saltsyra erhålles emellertid endast tvåvärt järn, varvid endast några procen Fe2+ kan erhållas i lösning.

Det föreligger därvid också ett önskemål om att kunna oxidera metal- liskt järn till trevärt järn för erhållande av järnklorid, och då speciellt med höga Fe-halter, eftersom det är Fe3+-jonen som står för flockningsegenskaperna vid användning som vattenreningskemikalie.

Beskrivning av föreliggande uppfinning Det har nu överraskande visat sig möjligt att kunna oxidera ferro- joner till ferri-joner i enlighet med föreliggande uppfinning i enkla apparater till en kostnad som väl kan konkurrera med tidigare känd och använd oxidationsmetod trots den senares användning av mycket billig klorgas. Uppfinningen karaktäriseras härvid av att tvåvärt järn i saltsyra oxideras medelst en kloratjon till erhållande av ferrijon i lösning. l Ytterligare karaktäristika av uppfinningen framgår av hithörande patentkrav.

Föreliggande förfarande är utomordentligt väl lämpat för oxidation av ferrosulfat-heptahydrat till ferrisulfat-klorid.

Reaktionen försiggår därvid enligt formeln. s Feso4- 7 H20 + Nac1o3'+ s nci ->e Feso4c1 + io H20 + Nasi l0 l5 20 25 30 8206202-7 Stökiometriskt borde l/6 mol C103' förbrukas för varje mol Fe2+, varvid det dock överraskande visar sig att enligt föreliggande förfarande endast60-96% av stökiometrisk mängd klorat behövs för oxidation. Används endast 60% kloratjoner kommer en mindre mängd ( <=5% Fe) att kvarstå som Fe2+, men erhållna lösningar innehåller inte någon sedimenterbar rest, eller i vart fall inte någon stö- rande rest. I enstaka fall kan någon till några tiondels % botten- sats erhållas omedelbart efter oxidationen.

Föreligger inte angiven mängd närvarande saltsyra sker en ofullstän- dig oxidation och man erhâller en olöslig ferrosulfatfällning som medför en dålig slutprodukt.

Enligt uppfinningen kan också metalliskt järn lösas i koncentrerad saltsyra, varvid saltsyran erhåller en högsta koncentration av 3-4% Fe. Genom kontinuerlig tillsats av kloratjoner till en sådan saltsyralösning oxideras löst Fe2+ vidare till Fe3+, och mera järn kan lösas ut och oxideras till Fe3+.

Dessa reaktioner förlöper enligt formlernat s rue +12 Hc1_->s Feciz + s H2 6 FeCl2 + NaCl03 + 6 HCl«-e>6 FeCl3 + 3 H20 + NaCl Genom denna aspekt av uppfinningen kan en lösning av ferriklorid er- hållas, vilken innehåller upp till l5% Fe. Förfarandet tillgâr därvid så att järnskrot löses i koncentrerad saltsyra, varefter klorat till- föres kontinuerligt i en mängd som motsvarar den lösta och oxiderade järnmängden, dvs den erhållna Fe2+-mängden. För att öka lösligheten av FeCl2 bör en mindre mängd vatten tillföras. FeCl2's löslighet i saltsyra är mindre än i vatten, och så länge lösningen håller större mängder saltsyra kan kristallisation av FeCl2 ske. 8206202-7 lO l5 Det har emellertid visat sig att reaktionen kräver mindre än stökio- metrisk mängd saltsyra, medan den erforderliga mängden klorat är un- gefär stökiometrisk eller något mer. Sker tillsatsen av kloratjoner 2+, kan klordioxid komma att ryka av, på 2+ snabbare än bildningen av Fe grund av reaktionstemperaturen. Reaktionen Fe -f>Fe3+ är exoterm.

Uppfinningen kommer att närmare beskrivas med hänvisning till nedan- stående exempel, varav nâgra medtagits i jämförande syfte.

Exemgel l l000 g ferrosulfat-heptahydrat suspenderas i 340 g 32%-ig HCl och ll0 g H20, varefter 50 g NaCl03 tillsättes. Under oxidationen går oxiderat_järn i lösning, varvid som slutprodukt erhålles en klar lösning med << 0,l % kvarstående Fe2+. Efter en vecka finns en bottensats, << 0,l%, i kärlet, medan lösningen är helt klar.

Exemgeï Ex Fes04 - 7H20 nr g (18%Fe) 2 100 3 100 4 100 5 100 6 100 7 100 8 100 9 100 10 100* 11 100 12 100 13 100 14 100 15 100 16 100 X) 11,6 Fe t0ta1t.

HC1 32% 9 34 30 34 25 35,6 19 28 32 2 12 45 22,5 12 NaC103 9 3,5 5 1,75 4,5 8,8 5,3 3,5 I 5,0 5,0 21,5 15 13 12,6 18,5 13 13 34,5 22,5 38 ,C12 5,5 NaC1 8286202-7 Anm.

Bra;»»3% Fe2+, klar Bra;-=O,1% Fe2+, kïar <=0,2% sed Bra;fl~1% Fe2+, kïar ßra;^,a% Fe2*, k1ar (1 v) <=0,1% sed.

Dåïjg, tota1 krist.utfä11.

Dâ1ig,»ø30% oïöst FeS04 Då1íg,øø20% olöst FeS04 Dåïig, stor kr1st.utfä11. 0a11g, 5% bottensats, (1 V) grumïig Dålig, 3% bottensats Oïämpïig, 0,5% bottensats (1 V) 0a1ig, 2% bottensacs (1 v) grumïig Dâïig, C102-bildning Dålig, fä11n1ng Dåïig, fäïïning 8296202- 7 l0 15 20 Exempel 17 a _ 64 g järnskrot löstes i 320 g 32% HCl och 40 g vatten, varvid efter 8 tim saltsyran höll 3,5% Fe2+. Därefter tillsattes kontinuerligt under l6 tim 21,5 g natriumklorat. Som slutprodukt erhölls 420 g FeCl3-lösning, som var l5% med avseende på Fe. Densitet 1,45.

Exempel 18 Exempel 17 upprepades med den skollnaden att natriumklorattillsatsen skedde diskontinuerligt med 4 g i varje tillsats 7 gånger under de l6 timmarna. Därvid krävdes sålunda 28 g NaCl03, varvid dock märkbar klordioxidavgâng kunde registreras vid varje tillsats. Utbytet blev i övrigt detsamma.

I exemplen ovan har natriumklorat använts, men det är uppenbart för fackmannen att varje annat klorat kan användas såsom kaliumklorat, (kalciumklorat), ammoniumklorat och bariumklorat, varvid dock natrium- klorat av kostnadsskäl är mest föredraget. De inom parentes angivna är icke föredragna emedan de kan ge en sulfatutfällning (CaS04, BaS04).

I stället för klorat kan hypoklorit användas varvid dock större mängder måste användas. Motsvarande salter som för klorat kan därvid ifråga- komma. '

Claims (5)

1. 0 l5 20 25 30 8206202-7 PAiENikRAv l. Förfarande för framställning av en vattenreningskemikalie med trevärt järn genom oxidation av en förening med tvâvärt järn i när- varo av saltsyra, k ä n n e t e c k n a t av att tvavärt järn i saltsyra oxideras medelst klorat- oèh/eller hypokloritjoner till erhållande av bildad ferri-jon i lösning, varvid saltsyran före- ligger närvarande i ett stökiometriskt underskott.

2. Förfarande enligt patentkrav l, knä n n e t e c k n a t av att ferrosulfat-heptahydrat i saltsyra oxideras, varvid saltsyran finns närvarande i en mängd av 5-8% av ingående ferrosulfat-hepta- hydrats vikt och beräknat som 100% HCl, och varvid kloratjonerna finnes närvarande i en mängd av 3,5-5,5% av ingående ferrosulfat- -heptahydrats vikt och beräknat som natriumklorat.

3. Förfarande enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a t av att metalliskt järn löses i koncentrerad saltsyra, varefter bildade ferrojoner kontinuerligt oxideras till ferrijoner med kloratjoner till bildning av en ferrikloridlösning, varvid saltsyran finnes när- varande i en mängd av 2,3-2,6 mol per mol ingående järn, ocn att kloratjonerna tillföres i åtminstone stökiometrisk mängd.

4. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att vatten tillföres reaktionsblandningen i sådan mängd att den ingående mängden ferrosulfat-heptahydrat utgör 2/3 av den totala reaktionsblandningen.

5. Förfarande enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att vatten tillföres reaktionsblandningen för att öka lösligheten av erhållen ferriklorid, varvid vatten tillföres i en mängd av 7-10% av den totala reaktionsblandningen. 8206202-7 S A M M A N D R A G Föreliggande uppfinning avser framställning av en vattenrenings- kemikalie med trevärt järn genom oxidation av en förening med två- 5 värt järn, eller järn via tvâvärt järn i närvaro av saltsyra, var- vid oxidationen sker medelst klorat- och/eller hypokloritjoner till erhållande av bildad ferri-jon i lösning, och varvid saltsyran före- ligger närvarande i ett stökiometriskt underskott.