酸自耦平衡准干法制备聚合硫酸铝铁的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及化工技术领域，具体的涉及一种酸自耦平衡准干法制备聚合硫酸铝铁 的方法。
【背景技术】
[0002] 无机高分子混凝剂是上世纪六十年代后发展起来的新型混凝剂，它具有无毒性、 价格便宜等优点，从而取代有机高分子混凝剂，广泛应用于给水、工业废水以及城市污水 的各种流程。目前，普遍使用的无机高分子絮凝剂主要有聚合氯化铝（PAC)和聚合硫酸铁 (PFS)两种。其中聚合氯化铝具有残余色度小等优点，但水解弱，絮凝体积小，疏松，沉降慢 及Al 3+残留等，不利于在水处理中应用。而聚合硫酸铁具有产品性能稳定，不含Al3+及重金 属等有害物质，对COD、浊度的去除率较高，易容易于水，投药量小、水解强，絮凝体积大，沉 降快等优点而得到广泛使用，但也存在出水残余色度等不足，限制了它的使用。而聚合硫酸 铁铝（PFAS)絮凝剂是综合PFS和PAC两者优点而开发的一种新型高效水处理剂，其兼有铝 盐净水效果优良，铁盐沉降速度快、水处理成本低之优点；同时还克服了铝盐成本较高、沉 淀效果不理想、过量铝残存于水中对人体有害，铁盐容易产生泛黄和变黑的不足，是一种理 想的水处理复合絮凝剂。
[0003] 近年来对聚合硫酸铝铁的研宄很多，制备聚合硫酸铝铁的方法也是各种各样。例 如，张民权、Jia-Q ianjiang及N igel J.D.Graham以硫酸亚铁（FeS04,7H20)和硫酸错 [Al2(SO 4)3 · ISH2O]为主要原料，合成了聚合硫酸铝铁；莫丙禄等人将聚合硫酸铁和聚合硫 酸铝按一定的比例混合，制备出聚合硫酸铝铁，这些制备方法都需要添加大量的酸或碱。同 时，这些制备过程中如果酸度过强，聚合不完全；如果酸度过弱，又容易发生离析，产生难 溶物质，因此常常需要通过外加酸或碱的方式来维持制备过程中反应料液酸度的稳定，不 仅增加了工艺的控制难度，而且影响产品质量，增大生产过程物料与能量的消耗，不利于清 洁生产。
[0004] 为了使制备工艺简单而易于控制、提高制备过程的原子经济性和清洁程度，本人 曾提出酸自耦平衡液相法制备聚合硫酸铝铁的新方法，但所制得的产品为也液态，不利于 存储和长途运输。为此，如何应用简便、清洁的工艺制备得到干态的聚合硫酸铝铁产品是本 领域技术人员亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种工艺简单且易于控制，制备过程的原子经济性和清洁 程度较高，能够直接制备得到干态聚合硫酸铝铁产品的制备方法，为了实现本发明的目的， 拟采用如下技术方案：
[0006] 本发明涉及一种酸自耦平衡准干法制备聚合硫酸铝铁的方法，其特征在于包括如 下步骤：称取一定量的固体七水硫酸亚铁和十八水硫酸铝，置于研钵中，然后加入定量氯酸 钠饱和溶液，研磨至规定时间得到橙褐色膏状固体，即为产品聚合硫酸铝铁（PAFS)。制备 条件为m (Al3+) Ai(Fe2+)配比为0.8至2.0,反应温度室温至60 °C，反应时间40至60min， 氧化剂NaClO3用量按Fe 2+计等化学计量至过量4%。一般较优的制备条件可选n (Al 3+) / n (Fe2+)配比1. 4,反应温度50°C，氧化剂NaClO3用量按Fe 2+的化学计量计过量4%，反应时 间 60min〇
[0007] 在本发明的一个优选实施方式中，所述的制备方法不外加酸/或碱。
[0008] 在本发明的一个优选实施方式中，制备过程中除配制氯酸钠饱和溶液加有限量的 水外，不另外再加水，故所得到产品为膏状固体而非液体。
[0009] 在本发明的一个优选实施方式中，制备过程中可通过调整反应物料η(Α13+)/ n (Fe2+)配比来调整产品的盐基度。
[0010] 本发明使得聚合硫酸铝铁（PAFS)产品的酸自耦平衡制备法可以在接近干态的情 况下进行。既保持了本人发明的酸自耦平衡法制备过程不需外加酸，工艺简单易于控制的 优点，又实现了制备过程中仅为配制氯酸钠饱和溶液加有限量的水外，不另外再加水，使所 制得的产品为膏状固体而方便了产品的运输和储存，为扩大产品辐射半径提供可能。本发 明的制备方法符合低碳、低耗的绿色生产，降低生产成本，有一定的现实意义，并且解决了 现有工艺中聚合硫酸铝铁液体产品辐射半径较窄的问题。
【具体实施方式】
[0011] 若未特别说明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
[0012] 实施例1 :
[0013] 1实验仪器
[0014] 玻璃烧杯（50mL IOOmL 200mL 500mL lOOOmL)、电动磁力搅拌器、数显电热恒温水 浴锅、PH-2型酸度计、密度计（刻度值为0.0 Olg/cm3)、量筒、滴定管、三角瓶等。
[0015] 2实验药品
[0016] 七水硫酸亚铁（分析纯）、硫酸铁、氯酸钠、十八水硫酸铝（分析纯）、蒸馏水、乙二 胺四乙酸二钠、ZnO、六亚甲基四胺、酚酞、浓盐酸、二甲酚橙、A. R纯品磺基水扬酸、无水硫酸 钠、氟化钾、邻苯二甲酸氢钾、95 %乙醇、NaOH。
[0017] 3实验方法
[0018] 3. 1制备方法
[0019] 称取一定量的氯酸钠置于研钵中，加入规定量蒸馏水溶解，然后加入固体七水硫 酸亚铁、十八水硫酸铝，不停的研磨，研磨至规定时间得到红褐色聚合硫酸铝透明液体，即 为产品聚合硫酸铝铁（PAFS)。以盐基度、Fe 2+转化率和沉淀量为指标来探讨实验的可行性。
[0020] 3. 2检测方法
[0021] (1)测Fe2+的转化率，检测按聚铁产品国家标准GB14591-93进行。
[0022] (2)测产品的盐基度，检测按聚合硫酸铁产品国家标准GB14591-93。测定铝铁含 量用连续滴定法。
[0023] (3)测产品的沉淀量，称取放置在常温下熟化（产品稳定）7天的产品Hi1，加一定 量的水使其溶解，然后使其固液分离。将得到的固体放在烘箱里烘干至恒重，然后称其重量 m2,计算沉淀量（％ ) = m2/mi
[0024] 实施例1 :不同研磨时间时的制备
[0025] 称取氯酸钠0. 5308g(按Fe2+氧化等化学计量过量4% )溶于6ml水配成饱和溶 液，加入置有固体七水硫酸亚铁8g，十八水硫酸铝13. 4g的研钵中，在50°C下研磨至设定时 间，所得产品结果见表1。
[0026] 表1不同研磨时间所制产品的指标
[0027]
【主权项】
1. 一种酸自耦平衡准干法制备聚合硫酸铝铁的方法，其特征在于：包括如下步骤：称 取一定量的固体七水硫酸亚铁和十八水硫酸铝，置于研钵中，然后加入定量氯酸钠饱和 溶液，研磨至规定时间得到橙褐色膏状固体，即为产品聚合硫酸铝铁，PAFS ;制备条件为： n (Al3+)/n (Fe2+)配比为0. 8至2. 0,反应温度室温至60 °C，反应时间40至60min，氧化剂 NaClO3用量按Fe2+计等化学计量至过量4% ;-般较优的制备条件可选n (Al3+)/n (Fe2+)配 比1. 4,反应温度50°C，氧化剂NaClO3用量按Fe 2+的化学计量计过量4%，反应时间60min。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的制备方法不外加酸和/或碱。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：制备过程中除配置氯酸钠饱和溶液加有 限量的水外，不另外再加水，故所得到产品为膏状固体而非液体。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：制备过程中可通过调整反应物料n (Al3+) / Ii(Fe2+)配比来调整产品的盐基度。
【专利摘要】本发明公开了一种酸自耦平衡准干法制备聚合硫酸铝铁的方法，以Al2(SO4)3·18H2O、FeSO4·7H2O及NaClO3为原料，采用酸自耦平衡准干法制备得到聚合硫酸铝铁，制备条件为：n(Al3+)/n(Fe2+)配比为2.0，温度为60℃，反应时间为50min，氧化剂NaClO3按Fe2+计过量4％，制得的聚合硫酸铝铁(PAFS)。产品质量符合国家标准要求。制得的聚合硫酸铝铁(PAFS)产品在室温下存储3个月后，产品的亚铁转化率下降了0.17％，盐基度下降了1.02％，沉淀量增加了2.78％，但都还符合国家的标准要求。说明产品的各项指标比较稳定的，存储效果较好。
【IPC分类】C01G49-14, C02F1-52
【公开号】CN104803460
【申请号】CN201510133663
【发明人】徐颖惠, 林维晟, 胡家朋
【申请人】徐颖惠
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年3月26日