专利名称:聚合硫酸铁的生产方法
本发明是关于生产污水净化剂聚合硫酸铁的方法，特别涉及一种利用工业硫酸酸洗废液制取聚合硫酸铁的生产方法。
聚合硫酸铁是一种无机高分子絮凝剂，对于污水中的某些重金属离子及污水中的COD、色度、恶臭、乳化油等具有显著的去除效果，是一种优良的污水净化剂。生产聚合硫酸铁的现有技术(日本昭51-17516)是采用以硫酸亚铁为原料，亚硝酸钠(NaNO2)为催化剂，进行十七小时的空气氧化，制得聚合硫酸铁溶液。这种生产方法，催化剂投加量大、氧化反应时间长，并且在氧化过程中，含有大量二氧化氮的气体不断排出，造成污染，需要进行净化处理。
鉴于上述情况，本发明的目的是提供一种新的生产聚合硫酸铁的方法，这种方法不仅有效地利用了工业废液，而且氧化时间短，只需1.5小时到2小时，催化剂消耗减少，没有二次公害，避免了对环境的污染，此外，为便于长途运输，还可对产品进行浓缩结晶处理。
本发明所提出的生产聚合硫酸铁的方法，是利用工业硫酸酸洗废液为原料制备硫酸亚铁溶液，调整硫酸与硫酸亚铁摩尔比为0.31～0.50，以亚硝酸钠为催化剂，在密闭容器内通过纯氧，在一定压力下，加温搅拌制取聚合硫酸铁〔Fe2(OH)n(SO4)3- (n)/2 〕m。
在酸性条件下，硫酸亚铁和二氧化氮发生以下反应
其中n＜2，m＞10
硫酸亚铁料液中硫酸浓度低，有利于聚合硫酸铁的生成，但当硫酸和硫酸亚铁的摩尔比小于0.31时，有白色沉淀生成。所以需调整硫酸亚铁料液中硫酸和硫酸亚铁的摩尔比，使其在0.31～0.50之间。然后把配制好的硫酸亚铁料液加入到密闭容器如聚合反应釜中进行氧化，聚合。由于硫酸亚铁和二氧化氮的氧化反应是吸热反应，反应中还要求硫酸亚铁以离子状态存在于溶液之中，因此反应温度越高，对反应进行越有利。但考虑到能源的消耗和对设备的要求，同时要保证反应顺利进行，反应的温度应在55℃～90℃之间为宜。这样反应完成时间为1.5～2小时。二氧化氮在反应中作为中间产品，理论上计算不被消耗，但为了保证反应获得最佳效果，要求NO2在溶液中有一定的溶解度，亚硝酸钠的重量百分比浓度为0.4～1.0%，过量的亚硝酸钠是不必要的。同时为了保证液气两相充分接触，促使二氧化氮不断和二价铁离子(Fe++)反应，要采取强烈搅拌措施。由于反应是用氧气氧化一氧化氮为二氧化氮，再通过二氧化氮氧化硫酸亚铁的，从理论上计算，氧化一公斤硫酸亚铁消耗氧气0.105公斤，但为了促使二氧化氮的生成，同时增大二氧化氮在溶液中的溶解度，以利于二氧化氮和Fe++氮和Fe++的反应，在反应体系中需有过量的氧气和一定的压力，本方法所用氧气压力为1.5～3.0kg/cm2。采取上述方法反应1.5小时，取料液分析其中Fe++的含量，测得Fe++的氧化率为100%。
考虑到不同地区的硫酸亚铁的价格，可采取不同的工艺流程，以便合理的、经济的利用原材料。
本发明的主要特点在于由于是以工业硫酸酸洗废液为原料，采用纯氧氧化，因此在反应体系的气相只存在二氧化氮、一氧化氮、氧气和水蒸汽，它们全部参加反应，不仅有效地利用了工业废液，而且避免了由于用空气氧化造成的二次污染，节省了氮氧化物净化处理的吸收装置。同时由于整个工艺过程是在密闭容器里进行，又采用了强烈搅拌措施，又仅大大地减少了催化剂的损失，使亚硝酸钠的投加量降到0.4～1.0%(重量百分比)，为现有技术用量的二分之一至三分之一，而且使反应速度大大加快，仅用1.5～2小时，与现有技术的反应时间十七小时相比，反应时间减少了88～92%。用其产品聚合硫酸铁处理各种污水，都取得了良好的净化效果。
附图1为第一种工艺流程图。
附图2为第二种工艺流程图。
附图3是考虑到便于长途运输，可增加的浓缩结晶工艺图。
附图4为本发明的一种工艺流程形式。
附图标注(1)氧气钢瓶;(2)氧气减压表;(3)加料口;(4)搅拌器;(5)压力表;(6)取样口;(7)聚合反应釜;(8)催化剂加入口。
为了更清楚地说明本发明，下面结合附图叙述几个实施例1.取硫酸酸洗废液450毫升，测定其中含Fe++35.72g/L，H+为1.046N。加入硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)800克，比重为1.84的硫酸47毫升，配成硫酸亚铁料液，由加料口〔3〕加入到反应釜〔7〕中，在密闭条件下，通过催化剂加入口〔8〕注入12克的亚硝酸钠溶液，通入氧气，氧气压力为2kg/cm2(表压)，在65℃的条件下，以高速(1000r.p.m)搅拌1.5小时，制得聚合硫酸铁。室温测定，其中含Fe+3为178.16g/L，Fe++含量为零，比重d为1.507，PH为0.07，碱化度(B%)为8，粘度为14CP，完全达到工艺要求。
2.在相同压力，温度，搅拌速度和催化剂掺量条件下，不同的硫酸加入量，得到的反应时间如下表所示。
表1.
3.在相同的料液，催化剂掺量，压力及搅拌条件下，不同的温度，Fe++的氧化速度如表2所示。
表2.
4.在相同的料液、压力、温度及搅拌条件下，不同量的亚硝酸钠，得到的Fe++的氧化速度如表3所示。
表3.
5.在相同的料液，温度，催化剂掺量及搅拌条件下，不同的压力下，Fe++的氧化率如表4所示。
表4.
权利要求
1.一种污水净化剂聚合硫酸铁的生产方法，以硫酸酸洗废液为原料，调整其中硫酸与硫酸亚铁的摩尔比为0.31～0.50，以亚硝酸钠(NaNO2)为催化剂，进行氧化和聚合，其特征在于氧化和聚合反应是在密闭条件下，通入纯氧，在一定温度、压力下进行搅拌。
2.根据权利要求
1所述的生产聚合硫酸铁的方法，其特征在于氧化、聚合反应的温度为55℃～90℃，反应压力为1.5～3.0kg/cm2。
3.根据权利要求
1所述的生产聚合硫酸铁的方法，其特征在于所用催化剂亚硝酸钠重量百分比浓度为0.4～1%。
专利摘要
本发明提供了一种污水净化剂聚合硫酸铁的生产方法，解决了现有方法中存在的催化剂用量大，反应时间长、对环境造成污染等问题。本发明采用纯氧氧化、加压加温，进行搅拌等工艺方法，不仅有效地利用了工业废酸，避免了二次污染，节省了氮氧化物净化处理的吸收装置，而且催化剂用量降为现用量的二分之一至三分之一，反应时间与现有技术相比减少了88～92％。其产品聚合硫酸铁通过对各种污水处理实验，都得到良好的净化效果。
文档编号C01G49/12GK86100483SQ86100483
公开日1987年1月31日 申请日期1986年1月23日
发明者胡德, 张英香, 肖文荪 申请人:冶金工业部建筑研究总院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan