专利名称：：铁系絮凝剂及其制备方法
技术领域：
：本发明实施例涉及铁系絮凝剂及其制备方法，尤其涉及一种用于污水处理使用的铁系絮凝剂及该铁系絮凝剂的便宜而简单的制备方法。
背景技术：
：用于上水，下水，工厂排水处理的无材絮凝剂有铝系的硫酸铝、聚氯化铝(PAC)，以及铁系的硫酸亚铁、氯化铁和聚硫酸铁等。硫酸铝代表铝系，其历史最长，但絮凝力弱而产生的污泥(sludge)多，难以处理。为了改善而开发出了聚氯化铝(PAC)，絮凝力得到了改善，但是污泥问题没有得到解决。另一方面，硫酸亚铁的絮凝ra在9以上很高，碱的使用量多，处理成本高。氯化铁是铁系絮凝剂的代表，可是对设备腐蚀严重，而且，被发现C1和产生的污泥高温处理时产生二恶英，现在已几乎不使用。聚硫酸铁是本发明的发明人们在专利第842085号提出的，经过将硫酸亚铁溶液氧化得到的，表示为[Fe2(0H)n(S04)2-n/2]m，0<n<l、m=f(n)。其缺点是由于是将硫酸亚铁利用氧化而导入OH基，所以n不可能大于l，无法提高絮凝力。另外，本发明的发明人又研究了用铁屑，铁粉作为原料，提出了特许11-292546号。这是以硫酸溶解铁原料为中心，而不是考虑导入OH基。
发明内容本发明实施例提供一种铁系絮凝剂及其制备方法，用以解决上述现有技术的缺陷，得到高絮凝力，且制造简单，成本低廉的铁系絮凝剂。为了达到上述目的本发明提供了一种铁系絮凝剂，其化学式为[Fe2(0H)n(S04)3-n/2]m的碱性硫酸铁溶液，其中n>l，而m为100以下，铁浓度为50g/l200g/l，S042—与Fe的摩尔比值大于0.5且小于1.5。为了达到上述目的本发明还提供了一种铁系絮凝剂的制备方法，包括步骤1、制备含有50g/L以上的二价铁，S042—与Fe的摩尔比值大于0.5且小于1.5的含有硫酸亚铁的硫酸溶液；步骤2、在ra为0.5以下的条件下，在8(TC以下进行氧化。上述铁系絮凝剂的制备方法，其中所述的步骤2中，在50°C6(TC温度范围下进行氧化。上述铁系絮凝剂的制备方法，其中所述的步骤1中所述的含有硫酸亚铁的硫酸溶液是将铁屑或铁粉溶解在硫酸而得。上述铁系絮凝剂的制备方法，其中所述的步骤2中，通过过氧化氢进行氧化。通过种种研究得到的本发明具有如下有益效果及优点1、通过将铁屑、铁粉等在8(TC以下，优选在6(TC5(TC的温度下氧化，实现了完全溶解S04/Fe的摩尔比值低于1.0的过饱和溶液的效果；2、通过少量并定量滴入浓硫酸来缓慢稀释铁的浓硫酸的方法，简单实现了保持溶解温度在8(TC以下，优选在6(TC5(TC的效果，避免了急剧的温度变化引起不良影B向，且不需要特别控制加热冷却的装置，方法简单，且成本低廉。3、在一定条件下，即ra为0.5以下的条件下，在8(TC以下进行，优选60°C50°C范围内进行溶解和氧化，得到了相比现有技术更加高的絮凝力，提高了污水处理能力。4、利用过氧化氢作为氧化剂，可以引起过氧化氢和铁的反应，产生0H自由基和初生态(nascentstate)的氧(0)，由于这两者反应能力皆强，特别是初生态的氧可以活化其他氧，加速铁的氧化。具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。通过对现有技术的研究，发明人认为不能使n值(与盐基度，重合度有关)超过l是因为，将硫酸亚铁进行氧化的缘故。比如即时用铁屑，铁粉，高炉矿渣时，也用硫酸进行处理，制造硫酸亚铁，然后对其进行氧化。因此，本发明中，着重针对SO/Fe的摩尔比值改善n值。本发明的通过制备含有50g/L以上的二价铁，S0/—与Fe的摩尔比值大于O.5且小于i.5的含有硫酸亚铁的硫酸溶液，并在ra为0.5以下的条件下，在80°C以下进行氧化，得到了化学式为[Fe2(0H)n(S04)3-n/2]m的碱性硫酸铁溶液，其中n>l，而m为100以下，铁浓度为50g/l200g/l，S042—与Fe的摩尔比值大于0.5且小于1.5。现有技术的方法是氧化硫酸亚铁的硫酸溶液，所以T-S04/T-Fe的摩尔比值无法低于l。本发明，由于采用了铁屑、铁粉等金属铁，因此在溶解时能够调节S04的浓度和Fe的浓度，实现了0.5<S04/Fe<1.5的摩尔比值。由于会产生碱性硫酸铁的沉淀，此值不可低于O.5。还有，将温度定在80°C以下，也是因为80°C以上会产生碱性硫酸铁的沉淀的缘故。另外，三价铁的存在会使铁的溶解加快，可以得到高浓度的铁液，在这种状态下氧化容易聚合化。本发明使用过氧化氢，使得氧化时没有不纯组分混入，反应温度的控制容易。本发明采用浓硫酸，可以有效利用浓硫酸的溶解热，容易控制溶解温度。特别是，间歇性的添加浓硫酸，是温度控制的一种方式。以下，以具体实施例及比较实验，来进一步说明本发明的效果。实施例1:将铁粉320g添加到浓硫酸和水混合得到的浓度为100g/L的硫酸溶液1.8L中，在6(TC进行溶解，然后，每次少量添加浓硫酸，使得温度不超过60°C，使S04/Fe的摩尔比值达到0.75;经检测，得到的溶液的Fe为160g/L，S04为207g/L;将上述溶液用H202氧化后得到2L的聚硫酸铁。为了与现有的产品进行比较，使用化学需氧量(COD)为3000卯m的排水，结果如下表l:添加量(ppm)300100020005000现有的产品COD100020010010本发明COD900150605实施例2将铁屑320g添加到浓硫酸和水混合得到的浓度为100g/L的浓硫酸液1.8L中，此时温度是55t:。然后，添加一定量(25cc)的浓硫酸，保持6(TC。全部溶解后，测定结果是Fe为160g/L，S04为270g/L(S04/Fe的摩尔比值为0.98)。将上述溶液用H202氧化后得到2L的聚硫酸铁。使用COD为3000卯m的排水凝沉处理进行比铰，结果如下表2。<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>实施例3将铁屑320g添加到浓硫酸和水混合得到的浓度为150g/L的浓硫酸液1.8L中，此时温度是58°C。添加浓硫酸2cc/分，保持67°C。得到的溶液中Fe为160g/L，S04为400g/L(S04/Fe的摩尔比值为1.46)。将上述溶液用H202氧化后得到2L的聚硫酸铁。使用COD为3000卯m的排水凝沉处理结果如下表3。<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>实施例4将铁屑320g添加到浓硫酸和水混合得到的浓度为150g/L的浓硫酸液1.8L中，加热至温度达到78°C。添加浓硫酸2cc/分，保持78°C。得到的溶液中Fe为160g/L，S04为400g/L(S04/Fe的摩尔比值为1.46)。将上述溶液用H202氧化后得到2L的聚硫酸铁。使用COD为3000卯m的排水凝沉处理结果如下表4。<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。权利要求一种铁系絮凝剂，其化学式为[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m的碱性硫酸铁溶液，其中n≥1，而m为100以下，铁浓度为50g/l～200g/l，SO42-与Fe的摩尔比值大于0.5且小于1.5。2.—种铁系絮凝剂的制备方法，包括步骤1、制备含有50g/L以上的二价铁，S042—与Fe的摩尔比值大于0.5且小于1.5的含有硫酸亚铁的硫酸溶液；步骤2、在80°C以下进行氧化。3根据权利要求2所述的铁系絮凝剂的制备方法，其中所述的步骤2中，在50°C6(TC温度范围下进行氧化。4.根据权利要求2所述的铁系絮凝剂的制备方法，其中所述的步骤1中所述的含有硫酸亚铁的硫酸溶液是将铁屑或铁粉溶解在硫酸而得。5.根据权利要求2所述的铁系絮凝剂的制备方法，其中所述的步骤2中，通过过氧化氢进行氧化。全文摘要本发明提供一种铁系絮凝剂及其制备方法，该铁系絮凝剂的化学式为[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m的碱性硫酸铁溶液，其中n≥1，而m为100以下，铁浓度为50g/l～200g/l，SO42-与Fe的摩尔比值大于0.5且小于1.5。本发明的铁系絮凝剂及其制备方法解决了现有技术的缺陷，得到高絮凝力，且制造简单，成本低廉的铁系絮凝剂。文档编号C02F1/52GK101786708SQ201010116600公开日2010年7月28日申请日期2010年3月1日优先权日2010年3月1日发明者三上八州家,古座哲夫申请人:株式会社东洋贸易;古座哲夫;北村雄一