一种由钢铁酸洗废液制备聚氯化铁的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无机高分子功能材料制备领域，特别是涉及一种由钢铁酸洗废液制备聚氯化铁的方法。
【背景技术】
[0002]众所周知，酸洗是钢铁酸洗过程中必不可少的表面处理技术，该技术用化学的方法除去钢铁表面的氧化层。酸洗后的废酸液中含有大量的亚铁盐和残余酸，如果不加处理就直接排放，钢铁酸洗废液将对环境造成巨大的危害。对钢铁酸洗废酸液的处理技术在文献中已有报道，但这些处理方法的运作条件苛刻，工艺复杂，成本高，很难实现工业化。因此，找到一种有效的方法回收利用钢铁酸洗废酸液使之转化为有用的产品是我们面临的一项迫切的任务。聚合氯化铁是一种新型高效的无机高分子混凝净水剂，即水处理剂，是工业用水、生活用水、废水处理过程中必需的化学药剂。净水剂主要用来控制水垢和污泥的形成、减少泡沫、减少与水接触的材料腐蚀、除去水中的悬浮固体和有毒物质、除臭脱色、软化水质等。通过使用聚合氯化铁，可使水达到一定的质量要求。随着世界范围内对全球生态环境、可持续发展的重视以及高新技术的发展的需要，从二次资源中获取原料制备聚合氯化铁净水剂是一个资源化处理钢铁酸洗废酸液的一个很好的选择。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是解决目前国内钢铁行业处理钢铁酸洗废液所面临的技术的难题，提供一种由钢铁酸洗废液制备聚氯化铁的方法。
[0004]本发明的技术方案概述如下:
[0005]—种由钢铁酸洗废液制备聚氯化铁的方法，包括如下步骤:
[0006](I)钢铁酸洗废液的预处理:取钢铁酸洗废液，加入还原剂还原三价铁，使还原剂质量含量为0.2%?I %，搅拌均匀，放置2-1Oh;
[0007](2)二次净化处理:在搅拌下，用碱调节预处理后的钢铁酸洗废液的pH = 4?8，加入助剂使终浓度为45?70mg/l，在40?80°C，反应0.5_3h，静置、过滤，得二次净化处理后的溶液，测溶液中Fe总质量浓度；
[0008](3)向步骤(2)获得的溶液中加入盐酸使HCl和Fe总的质量比为0.45-0.55,加入稳定剂的水溶液，使稳定剂与Fe总的摩尔比=0.12-0.30，在15-70°C，100_400rpm搅拌下，以流量为0.05?0.2m3/h通入空气氧化；
[0009](4)在通入空气过程中定时测定溶液中亚铁离子的摩尔含量，当溶液中亚铁离子占铁总的摩尔含量的5%-40%时，停止通入空气，加入氧化剂继续氧化剩余亚铁离子，直到溶液中不含亚铁离子为止，得到黄褐色透明的聚氯化铁液体。
[0010]步骤(I)所述还原剂质量含量优选为0.5%?I %。
[0011]所述还原剂优选为铁肩或废铁皮。
[0012]步骤(2)二次净化处理优选为:在搅拌下，用碱调节预处理后的钢铁酸洗废液的pH=5?7，加入助剂使终浓度为50?651^/1，在50?65°(3，搅拌0.5-311，过滤，得二次处理后溶液，测溶液中Fe总质量浓度。
[0013 ]碱优选为氢氧化钠、氨水、碳酸钠或碳酸氢钠。
[0014]助剂优选为聚丙烯酰胺。
[0015]稳定剂优选为乙酸、柠檬酸、磷酸、磷酸盐、磷酸一氢盐、磷酸二氢盐和硅酸中的一种或两种。
[0016]氧化剂优选为H2O2或NaClO3。
[0017]用本发明的方法对钢铁酸洗废液进行资源化处理，整个制备过程中没有任何物产生，彻底解决酸洗废液对环境的污染；用本发明方法实现了变废为宝；本发明的方法投资低、成本低、效率高、工艺操作简单、生产安全环保，所得产品为黄褐色透明的聚氯化铁液体，可以稳定存在六个月以上，絮凝效果好，广泛应用于污水处理中，为钢铁行业处理酸洗废液提供了一种很好的技术方案。
【具体实施方式】
[0018]下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，下面的实施例是为了使本领域的技术人员能够更好地理解本发明，但并不对本发明作任何限制。
[0019]实施例1
[0020]—种由钢铁酸洗废液制备聚氯化铁的方法，包括如下步骤:
[0021](I)钢铁酸洗废液的预处理:取钢铁酸洗废液，加入铁肩还原三价铁，使铁肩质量含量为0.2%，搅拌均匀，放置1h;
[0022](2) 二次净化处理:在搅拌下，用氨水调节预处理后的钢铁酸洗废液的pH=7，加入聚丙烯酰胺使终浓度为50mg/l，在65°C，反应0.5h，静置、过滤，得二次净化处理后的溶液，测溶液中Fe总质量浓度；
[0023](3)向10ml步骤(2)获得的溶液(质量浓度为151.2g/L)中加入17ml浓盐酸使HCl和Fe总的质量比为0.55，加入稳定剂的水溶液(稳定剂是5.65g磷酸钠)，使稳定剂与Fe总的摩尔比=0.12，在70°C，400rpm搅拌下，以流量为0.05m3/h通入空气氧化；
[0024](4)在通入空气过程中定时测定溶液中亚铁离子的摩尔含量，当溶液中亚铁离子占铁总的摩尔含量的5%时，停止通入空气，加入5.7g NaClO3继续氧化剩余亚铁离子，直到溶液中不含亚铁离子为止，得到122.65ml黄褐色透明的聚氯化铁液体。产品可以稳定存在8个月。
[0025]实施例2
[0026]—种由钢铁酸洗废液制备聚氯化铁的方法，包括如下步骤:
[0027](I)钢铁酸洗废液的预处理:取钢铁酸洗废液，加入废铁皮还原三价铁，使废铁皮质量含量为0.5%，搅拌均匀，放置5h;
[0028](2) 二次净化处理:在搅拌下，用氢氧化钠水溶液调节预处理后的钢铁酸洗废液的pH=5，加入聚丙烯酰胺使终浓度为65mg/l，在50°C，反应lh，静置、过滤，得二次净化处理后的溶液，测溶液中Fe总质量浓度；
[0029](3)向10ml步骤(2)获得的溶液(质量浓度为135.52g/L)中加入18ml浓盐酸使HCl和Fe总的质量比为0.55，加入稳定剂的水溶液，(稳定剂是2.14g硅酸和1.2g乙酸)使稳定剂与Fe总的摩尔比=0.2，在60°C，10rpm搅拌下，以流量为0.lm3/h通入空气氧化；
[0030](4)在通入空气过程中定时测定溶液中亚铁离子的摩尔含量，当溶液中亚铁离子占铁总的摩尔含量的40%时，停止通入空气，加入8.5g NaClO3继续氧化剩余亚铁离子，直到溶液中不含亚铁离子为止，得到125ml黄褐色透明的聚氯化铁液体。产品可以稳定存在10个月。
[0031]实施例3
[0032]—种由钢铁酸洗废液制备聚氯化铁的方法，包括如下步骤:
[0033](I)钢铁酸洗废液的预处理:取钢铁酸洗废液，加入废铁皮还原三价铁，使废铁皮质量含量为I %，搅拌均匀，放置2h;
[0034](2)二次净化处理:在搅拌下，用碳酸钠水溶液调节预处理后的钢铁酸洗废液的pH=4，加入聚丙烯酰胺使终浓度为45mg/l，在40°C，反应3h，静置、过滤，得二次净化处理后的溶液，测溶液中Fe总质量浓度；
[0035](3)向10ml步骤(2)获得的溶液(质量浓度为161.84g/L)中加入14ml浓盐酸使HCl和Fe总的质量比为0.45，加入稳定剂的水溶液(稳定剂是7.5g柠檬酸)，使稳定剂与Fe总的摩尔比=0.30，在150C，300rpm搅拌下，以流量为0.08m3/h通入空气氧化；
[0036]用磷酸或磷酸一氢钠替代柠檬酸，其它同本实施例，制备出相应的黄褐色透明的聚氯化铁液体。
[0037](4)在通入空气过程中定时测定溶液中亚铁离子的摩尔含量，当溶液中亚铁离子占铁总的摩尔含量的30%时，停止通入空气，加入14g H2O2继续氧化剩余亚铁离子，直到溶液中不含亚铁离子为止，得到132.5ml黄褐色透明的聚氯化铁液体。产品可以稳定存在6个月。
[0038]实施例4
[0039]—种由钢铁酸洗废液制备聚氯化铁的方法，包括如下步骤:
[°04°] (I)钢铁酸洗废液的预处理:取钢铁酸洗废液，加入铁肩还原三价铁，使铁肩质量含量为0.6%，搅拌均匀，放置6h;
[0041](2) 二次净化处理:在搅拌下，用碳酸氢钠水溶液调节预处理后的钢铁酸洗废液的pH=8，加入聚丙烯酰胺使终浓度为70mg/l，在80°C，反应lh，静置、过滤，得二次净化处理后的溶液，测溶液中Fe总质量浓度；
[0042](3)向10ml步骤(2)获得的溶液(质量浓度为161.84g/L)中加入18ml浓盐酸使HCl和Fe总的质量比为0.52，加入稳定剂的水溶液(稳定剂是3.15g磷酸二氢钠和2.2g乙酸)，使稳定剂与Fe总的摩尔比=0.15，在60°C，400rpm搅拌下，以流量为0.2m3/h通入空气氧化；
[0043](4)在通入空气过程中定时测定溶液中亚铁离子的摩尔含量，当溶液中亚铁离子占铁总的摩尔含量的25%时，停止通入空气，加入12.5g H2O2继续氧化剩余亚铁离子，直到溶液中不含亚铁离子为止，得到135.85ml黄褐色透明的聚氯化铁液体。产品可以稳定存在8个月。
【主权项】
1.一种由钢铁酸洗废液制备聚氯化铁的方法，其特征是包括如下步骤: (1)钢铁酸洗废液的预处理:取钢铁酸洗废液，加入还原剂还原三价铁，使还原剂质量含量为0.2%?1%，搅拌均匀，放置2-10h; (2)二次净化处理:在搅拌下，用碱调节预处理后的钢铁酸洗废液的pH= 4?8，加入助剂使终浓度为45?70mg/l，在40?80°C，反应0.5-3h，静置、过滤，得二次净化处理后的溶液，测溶液中Fe总质量浓度； (3)向步骤(2)获得的溶液中加入盐酸使HCl和Fe总的质量比为0.45-0.55,加入稳定剂的水溶液，使稳定剂与Fe总的摩尔比=0.12-0.30，在15_70°C，100_400rpm搅拌下，以流量为0.05?0.2m3/h通入空气氧化； (4)在通入空气过程中定时测定溶液中亚铁离子的摩尔含量，当溶液中亚铁离子占铁总的摩尔含量的5 %_40 %时，停止通入空气，加入氧化剂继续氧化剩余亚铁离子，直到溶液中不含亚铁离子为止，得到黄褐色透明的聚氯化铁液体。2.根据权利要求1所述的方法，其特征是步骤(I)所述还原剂质量含量为0.5%?I %。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是所述还原剂为铁肩或废铁皮。4.根据权利要求1所述的方法，其特征是步骤(2)二次净化处理为:在搅拌下，用碱调节预处理后的钢铁酸洗废液的PH= 5?7，加入助剂使终浓度为50?65mg/l，在50?65°C，搅拌0.5 - 3h，过滤，得二次处理后溶液，测溶液中Fe总质量浓度。5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征是所述碱为氢氧化钠、氨水、碳酸钠或碳酸氢钠。6.根据权利要求1或4所述的方法，其特征是所述助剂为聚丙烯酰胺。7.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述稳定剂为乙酸、柠檬酸、磷酸、磷酸盐、磷酸一氢盐、磷酸二氢盐和硅酸中的一种或两种。8.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述氧化剂为H2O2或NaClO3。
【专利摘要】本发明公开了一种由钢铁酸洗废液制备聚氯化铁的方法，步骤为：(1)取钢铁酸洗废液，加入还原剂，搅拌，放置；(2)二次净化处理；(3)加入盐酸，稳定剂的水溶液，搅拌下，通入空气氧化；(4)在通入空气过程中定时测定溶液中亚铁离子的摩尔含量，当溶液中亚铁离子占铁总的摩尔含量的5％-40％时，停止通入空气，加入氧化剂继续氧化剩余亚铁离子，直到溶液中不含亚铁离子为止，得到黄褐色透明的聚氯化铁液体。本发明彻底解决酸洗废液对环境的污染，实现了变废为宝；投资低、成本低、效率高、工艺操作简单、生产安全环保，所得产品为外观为黄褐色透明液体，可以稳定存在六个月以上，絮凝效果好，广泛应用于污水处理中。
【IPC分类】C01G49/10
【公开号】CN105502516
【申请号】CN201610084067
【发明人】王兴尧, 陈莉, 万光琴
【申请人】天津大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2016年2月4日