专利名称：盐酸钢铁酸洗废液制备聚合氯化铁絮凝剂及其生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用盐酸钢铁酸洗废液制备聚合氯化铁絮凝剂及其生产工艺。
钢铁制品加工过程中，经常需要使用盐酸或硫酸进行钢铁制品表面的酸洗除锈处理，由此而产生大量含铁酸洗废液。利用酸洗钢铁废液(硫酸酸洗钢铁废液或盐酸酸洗钢铁废液)以及硫酸亚铁制备聚合硫酸铁絮凝剂或聚氯硫酸铁絮凝剂已有许多专利；如CN 1060278A、CN 1109027A、CN1103851A、CN1040774A等以及大量的文献报道，然而，利用盐酸酸洗钢铁废液制备聚合氯化铁絮凝剂的报道却很少，文献曾报道(工业水处理，1997，17(6))上海大学邱慧琴等利用盐酸酸洗液制取聚合氯化铁的工业试验结果，但该法仍沿用聚合硫酸铁的制备工艺，主要通过催化剂与氧气进行催化一氧化聚合反应来制备聚合氯化铁，其制品的碱化度仅为4-7％且仅能稳定存放三个月。本发明的特点在于采用了不同的氧化工艺，氧化速度快，反应过程简单，而且采用在聚合的同时和聚合完成后加酸调整碱化度，从而获得相对较高碱化度，高稳定性的聚合氯化铁。
本发明目的在于提供一种以盐酸钢铁酸洗废液及铁屑作为主要原料，采用磷酸盐稳定—氯酸钠氧化法生产高碱化度稳定性聚合氯化铁絮凝剂及其生产工艺。本发明主要的生产工艺技术内容在于1、根据盐酸酸洗废液中游离酸含量及其含铁量，加入适量铁屑和盐酸(或采用二氯化铁)溶解使废液中的总铁含量达到10％以上。2、将沉淀澄清酸洗废液定量送入反应釜，加入适量磷酸盐(磷酸胺)稳定剂，并在搅拌及升温(＜50℃)条件下定量分批注加氯酸盐类固体或溶液聚合氧化剂，在[Fe]T/氧化剂＜6，使氯化亚铁离子全部氧化并聚合成聚合氯化铁离子。3、在氧化聚合反应后期，通过逐步加入适量酸或碱进一步调节聚合铁溶液的碱化度。
下面结合实例对本发明作进一步说明实施例1称取比重为1.3的盐酸酸洗钢铁废液1.23公斤，在强烈搅拌的条件下加入稳定剂(磷酸铵)36克，充分反应后逐步分批加入47.5克氯酸钠，氧化聚合后再加入盐酸59克(51毫升)，得到总铁浓度10.4％，二价铁浓度小于0.1％，碱化度为22％的稳定性聚合氯化铁。实施例2称取比重为1.3，浓度为11％的酸洗废液0.65公斤，加入8克废铁屑，溶解后得浓度为12.2％亚铁溶液，在强烈搅拌的条件下加入稳定剂(磷酸二氢铵)9.92克，充分反应后逐步分批加入24.8克氯酸钠，氧化聚合后加入盐酸20毫升，加入水30毫升，得到总铁浓度11％，二价铁浓度小于0.1％，碱化度为26％的稳定聚合氯化铁。实施例3称取121克废铁屑，经清洗后，加入500毫升浓盐酸溶解，为使铁屑溶解完全在反应初始需加热至40～60℃，完全溶解后，得到总铁浓度13.6％的溶液，在搅拌的条件下，加入11.5克稳定剂，然后加入29.6克的氧化剂，氧化结束后，可直接得到碱化度为23％的聚合氯化铁如果加入70毫升比重为1.16工业盐酸，则得到碱化度为16％的聚合氯化铁。
由上述实施例所制备的聚合氯化铁絮凝剂进行滦河水净化处理以及对含油废水中COD去除的对比结果分别列于表1和表2。
表1聚合氯化铁(PFC)与聚合硫酸铁(PFS)絮凝剂对滦河水净化处理效果的对比
注原水浊度为4.0NTU，PFC浓度为0.49mol/L，B＝0.6；PFS浓度为0.57mol/L，B＝0.3。
从表1所示结果可见，虽然所投加的聚合氯化铁(PFC，22.44g/L Fe)絮凝剂浓度低于聚合硫酸铁絮凝剂的浓度(PFS，26.92g/L Fe)，但其在相同体积投加量时，聚合氯化铁絮凝剂的净水处理效果却明显好于聚合硫酸铁絮凝剂，聚合氯化铁絮凝剂的净水效果比聚合硫酸铁絮凝剂可提高30～40％。表2三氯化铁与聚合氯化铁(PFC)絮凝剂对炼油废水中COD去除效果的对比
注原水COD为340mg/l，PFC浓度为2.2mol/l，FeCl3浓度为2.2mol/l，从表2对比结果可见，在相同最佳投加剂量条件下，聚合氯化铁(PFC)絮凝剂对含油废水中的COD去除效果比三氯化铁要好，可提高5～10％左右。
权利要求
1.一种高浓度稳定性聚合氯化铁絮凝剂，其有效成分为Fe3+浓度为8～15％；Fe2+浓度＜0.1％；碱化度为8～30％；密度1.27～1.35g/ml。
2.如权利要求1所述的聚合氯化铁絮凝剂，其生产工艺特征在于以工业盐酸酸洗废液作为主要生产原料，根据盐酸酸洗废液游离酸含量及含铁量，首先采用加入铁屑和盐酸(或采用二氯化铁)溶解使废液中的总铁含量达到10％以上。然后加入聚合稳定剂混合搅拌，充分反应后，再加入聚合氧化剂在搅拌条件下进行氧化聚合一至二小时。最后根据实际水处理要求采用盐酸调节碱化度，或加入可增强混凝效果的调整剂，最终得到高浓度聚合氯化铁絮凝剂，氧化聚合反应可在常温常压下或在≤60℃进行。
3.如权利要求2所述的制备工艺，原料主要采用盐酸酸洗钢铁废液，聚合稳定剂为磷酸盐或复合磷酸盐类化合物，如磷酸氢钠，磷酸氢钙，磷酸氨等一种或两种以上复合化合物，聚合氧化剂为氯酸盐类化合物，如氯酸钠，次氯酸钠，高氯酸钠等一种或氯酸盐与氯气或氧气的混合物。上述聚合稳定剂与聚合碱化剂可以固体形式或溶液形式投加。
4.如权利要求2所述的制备工艺，其物料投加摩尔比聚合稳定剂/[Fe]T≥0.04；[P]/[Fe]≥0.05；[Fe]T/[ClO3]-＜6.0；盐酸/[Fe]T＝0.3～0.5；[OH]/[Fe]＝0.3～1.5，碱化度为8～30％。
5.如权利要求1～4所述制备聚合氯化铁絮凝剂适用于给水净化、废水处理过程中的除浊、除油、脱色以及其它固液分离过程。
全文摘要
本发明涉及以盐酸钢铁酸洗废液作为主要生产原料,采用稳定、氧化方法制备高浓度稳定化聚合氯化铁混凝剂及其生产工艺,其工艺特征在于:根据盐酸酸洗废液游离酸含量及含铁量,采用铁屑溶解调整总铁含量,然后引入适量的聚合稳定剂,在稳定剂与铁盐溶液充分反应后,再加入聚合氧化剂进行氧化聚合反应并以盐酸调节碱化度,最终得到高浓度稳定性聚合氯化铁絮凝剂。具有生产工艺简捷、经济、适用。所制备的聚合氯化铁絮凝剂具有比聚合硫酸铁更高的混凝效能,且可长期贮存,适用于给水和废水混凝处理。
文档编号C23G1/08GK1266819SQ99102960
公开日2000年9月20日 申请日期1999年3月11日 优先权日1999年3月11日
发明者栾兆坤, 孟军, 曲久辉, 汤鸿霄 申请人:中国科学院生态环境研究中心