专利名称：一种高活性超微粒氢氧化铁的快速制备装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种应用于水处理的净水剂、催化剂、吸收剂和砷解毒剂以及颜料、药物的高活性超微粒氢氧化铁的制备装置，属于氢氧化铁制备技术领域。
背景技术：
目前，氢氧化铁的制备通常采用如下方法①利用!^3+的水解反应因温度升高而加强的原理，将饱和三氯化铁溶液滴入沸水中，继续煮沸至溶液呈红褐色即制得氢氧化铁胶体，其化学反应式为Fe3+ + 3H20 — Fe (OH) 3 I + 3H+ ；②可溶性碱和！^3+盐溶液反应制取氢氧化铁，例如氢氧化钠和硫酸铁反应生成氢氧化铁胶体，其化学反应式为6Na0H + Fe2 (SO4) 3 — 2Fe (OH) 3 I + 3Na2S04③由可溶性!^3+盐溶液加氨水沉淀制取氢氧化铁胶体，例如三氯化铁、硝酸铁溶液加入氨水沉淀生成氢氧化铁，其化学反应式为FeCl3 +3 NH3 + 3H20 = Fe(OH)3 J, + 3 NH4Cl上述几种制备方法得到的氢氧化铁，其化学式Fe (OH) 3，深棕色絮状沉淀，相对密度为3. 4 3. 9，加热时逐渐分解而成氧化铁。氢氧化铁具有两性，但其碱性强于酸性，新制得的氢氧化铁易溶于无机酸和有机酸，亦可溶于热浓碱。但新鲜的氢氧化铁经放置或加热过程(即使是短时间的)很容易发生性质变化，表现为其在酸中的溶解度下降，特别随着放置时间的延长，其越难溶于酸。因此，现有氢氧化铁制备方法存在问题(1)由于上述几种制备方法得到的氢氧化铁的组成是可变的，通常以!^e2O3 · nH20 (水合氧化铁)表示，当n=3时其主要以!^e (OH) 3形式存在，当n=l时其主要以FeO (OH) (羟基氧化铁)形式存在。制备获得的氢氧化铁在放置沉淀和受热过程中η值变小，η值变小伴随两种性质的改变，①沉淀颜色加深；②较难溶解于酸(或碱)，化学活泼性相对减弱。该现象也就是氢氧化铁的陈化现象，该陈化作用最终导致氢氧化铁的化学活泼性下降， 对氢氧化铁在水处理过程中作为净水剂、催化剂、吸收剂和砷解毒剂等作用能力与效率产生不利影响。(2)上述几种氢氧化铁制备方法均需利用反应釜等专用设备，不仅存在设备复杂、 生产效率低与生产过程的热量、药品的损失问题，而且无法实现制备后氢氧化铁的快速使用，尤其氢氧化铁在转运、存储过程中不可避免地出现陈化现象，氢氧化铁胶体凝结沉淀， 影响最终的使用的效果。
发明内容本实用新型针对现有氢氧化铁制备技术存在的问题，在传统氢氧化铁制备原理与方法的基础上，提供一种高活性超微粒氢氧化铁的快速制备装置，该装置不仅解决了传统氢氧化铁制备过程化学药剂混合控制问题，而且可以实现在线实时制备与即时使用，避免氢氧化铁制备后存储陈化导致的反应效率下降问题。本实用新型的高活性超微粒氢氧化铁的快速制备装置采用以下技术解决方案该氢氧化铁的快速制备装置，包括铁盐药剂进药管、碱性药剂进药套管、碱性药剂进药管和离心泵，碱性药剂进药套管套装在铁盐药剂进药管上并固定连接在一起，两者的内壁之间存在间隙，碱性药剂进药套管的一端与离心泵的进口端连接，铁盐药剂进药管伸入离心泵的泵腔内，铁盐药剂进药管处于碱性药剂进药套管外部的一段上设有铁盐药剂控制阀，碱性药剂进药套管上设有与其连通的碱性药剂进药管，碱性药剂进药管上安装有碱性药剂控制阀。所述铁盐药剂进药管中心线、碱性药剂进药套管中心线和离心泵进口端中心线三
线重合。所述铁盐药剂进药管伸入离心泵泵腔内一端的端面与离心泵的叶轮锁定件之间的距离为5mm 10mm。应用时，铁盐药剂溶液和碱性药剂溶液两者按相应的投药量比例进入离心泵，在离心泵旋转叶轮的带动下充分混合，发生化学反应，合成氢氧化铁，氢氧化铁溶液由离心泵出口排出，可以直接应用。本实用新型利用铁盐药剂与碱性药剂在离心泵泵腔叶轮内的混合实现高活性超微粒氢氧化铁的快速制备，实现了连续投药，不仅解决了传统氢氧化铁制备过程化学药剂混合控制问题，而且可以实现在线实时制备与即时使用，避免氢氧化铁制备后存储陈化导致的反应效率下降问题，制备的氢氧化铁胶体为无定形超微粒一次粒子(约5nm)的集合体， 具有超微粒高分散性；同时由于制备过程的快速反应，减少了氢氧化铁胶体形成过程的陈化作用，具有非常高的化学活泼性。
图1为本实用新型的结构示意图。图2为图1的俯视图。图中1、铁盐药剂进药管，2、铁盐药剂控制阀，3、连接法兰盘，4、碱性药剂进药套管，5、离心泵，6、离心泵进口法兰，7、离心泵出口，8、离心泵泵腔，9、离心泵叶轮，10、叶轮锁定件，11、碱性药剂进药管，12、碱性药剂控制阀，a、铁盐药剂进药管端面与叶轮锁定件距
1 O
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的高活性超微粒氢氧化铁的快速制备装置是利用铁盐药剂与碱性物质在离心泵泵腔叶轮内的混合作用实现氢氧化铁的快速制备，包括铁盐药剂进药管1、碱性药剂进药套管4、碱性药剂进药管11和离心泵5。离心泵5采用防腐耐磨离心泵，为现有技术，离心泵叶轮9处于离心泵泵腔8内，安装在泵轴一端，并由叶轮锁定件10 轴向固定在泵轴上。碱性药剂进药套管4套装在铁盐药剂进药管1上，两者的内壁之间具有一定间隙。碱性药剂进药套管4的两端均设有法兰，其中一端与离心泵进口法兰6连接，使碱性药剂进药套管4连接在离心泵5的进口端。铁盐药剂进药管1上设有连接法兰盘3和铁盐药剂控制阀2，连接法兰盘3与碱性药剂进药套管4另一端的法兰连接，使铁盐药剂进药管1与碱性药剂进药套管4连接在一起。铁盐药剂进药管1中心线、碱性药剂进药套管4 中心线和离心泵进口法兰7中心线三线重合。铁盐药剂进药管1伸入离心泵泵腔8内。铁盐药剂控制阀2设在铁盐药剂进药管1位于碱性药剂进药套管4外部的一段上。如图2所示，碱性药剂进药套管4上设有与其连通的碱性药剂进药管11，碱性药剂进药管11上安装有碱性药剂控制阀12。铁盐药剂进药管1、碱性药剂进药套管4、碱性药剂进药管5及控制阀等各部件均为抗酸碱防腐材质，各部件的连接处采用防腐密封材料密封，避免酸碱渗漏。铁盐药剂进药管1与碱性药剂进药套管4的管径均按照输送液体药剂(分别为液体铁盐药剂与液体碱性药剂)流速不小于1. Om/s控制。同时，铁盐药剂进药管1伸入离心泵泵腔8内一端的端面与叶轮锁定件10之间的距离a (参见图1)为5mm 10mm，具体距离由铁盐药剂的流量确定，一般保证铁盐药剂溶液在铁盐药剂进药管端面与叶轮锁定件10的间隙内的流速不小于1. Om/s。当铁盐药剂采用三氯化铁，碱性药剂采用碳酸氢钠时，上述氢氧化铁的快速制备装置，遵循如下化学反应方程式FeCl3 + 3NaHC0s = 3NaCl + Fe (OH) 3 I + 3C02 个其中，为有效控制三氯化铁与碳酸氢钠化学反应强度，需将三氯化铁浓度、碳酸氢钠浓度分别控制在15%与2. 60%以内，两者进入离心泵的投药量的比例为体积比1:9，由此生成氢氧化铁含量为10%的高活性超微粒氢氧化铁胶体溶液。三氯化铁与碳酸氢钠药剂消耗及氢氧化铁产生量见下表。
权利要求1.一种高活性超微粒氢氧化铁的快速制备装置，包括铁盐药剂进药管、碱性药剂进药套管、碱性药剂进药管和离心泵，其特征是碱性药剂进药套管套装在铁盐药剂进药管上并固定连接在一起，两者的内壁之间存在间隙，碱性药剂进药套管的一端与离心泵的进口端连接，铁盐药剂进药管伸入离心泵的泵腔内，铁盐药剂进药管处于碱性药剂进药套管外部的一段上设有铁盐药剂控制阀，碱性药剂进药套管上设有与其连通的碱性药剂进药管，碱性药剂进药管上安装有碱性药剂控制阀。
2.根据权利要求1所述的高活性超微粒氢氧化铁的快速制备装置，其特征是所述铁盐药剂进药管中心线、碱性药剂进药套管中心线和离心泵进口端中心线三线重合。
3.根据权利要求1所述的高活性超微粒氢氧化铁的快速制备装置，其特征是所述铁盐药剂进药管伸入离心泵泵腔内一端的端面与离心泵的叶轮锁定件之间的距离为5mm IOmm0
专利摘要本实用新型提供一种高活性超微粒氢氧化铁的快速制备装置，包括铁盐药剂进药管、碱性药剂进药套管、碱性药剂进药管和离心泵，碱性药剂进药套管套装在铁盐药剂进药管上并固定连接在一起，两者的内壁之间存在间隙，碱性药剂进药套管的一端与离心泵的进口端连接，铁盐药剂进药管伸入离心泵的泵腔内，铁盐药剂进药管处于碱性药剂进药套管外部的一段上设有铁盐药剂控制阀，碱性药剂进药套管上设有与其连通的碱性药剂进药管，碱性药剂进药管上安装有碱性药剂控制阀。本实用新型利用铁盐药剂与碱性药剂在离心泵内的混合快速制备氢氧化铁，可以实现在线实时制备与即时使用，减少了氢氧化铁胶体形成过程的陈化作用，具有非常高的化学活泼性。
文档编号C01G49/02GK202279704SQ20112042707
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月2日 优先权日2011年11月2日
发明者刘长青, 张峰, 张波, 毕学军, 程丽华 申请人:青岛理工大学