一种聚合硫酸铁的加工工艺的制作方法

本发明涉及聚合硫酸铁技术领域，具体涉及一种聚合硫酸铁的加工工艺。

背景技术

聚合硫酸铁(pfs)又叫羟基硫酸铁，它是1976年由日本铁矿业株式会社首先研制成功的一种新型无机高分子絮凝净水剂。其通式为[fe2(oh)n(so4)3-n/2]m，式中n>2，m<10，溶液中含有大量的[fe(oh)3]³⁺、[fe3(oh)6]³⁺等高价多核聚合物，这些离子具有较强的中和悬浮颗粒上电荷的能力，能降低胶团电位，其较高的电位能使之胶稳，并水解成絮状羟基铁化合物。它具有较大的比表面积以及较强的吸附能力。与其他净水剂相比，聚合硫酸铁具有生产成本低、净化过程投加量少、适用ph范围广、杂质(浊度cod、悬浮物等)去除率高、残留物浓度低、矾花沉降速度快、脱色效果好等特点，所以近年来发展很快，正在逐步取代碱式硫酸铝等无机絮凝剂，应用于工业废水、城市污水、工业用水以及生活饮用水等的净化处理，具有很好的发展前景。

但是现有的聚合硫酸铁的加工工艺制备中具有以下缺点：1、反应时间长，催化剂投入量较大，对于nano2催化剂，由于其本身具有致癌作用，且投加量大，产品中亚硝酸根离子容易超标；从而导致整个工艺时间比较长；反应过程中会产生大量的氮氧化物污染环境；2、没有对聚合硫酸铁进行改性，提高其吸附作用，并且改性剂效果不具有吸附作用，从而提高聚合硫酸铁的吸附作用；3、没有设置过滤设备，可提高聚合硫酸铁液体的纯度，并且过滤设备不便于安装与拆卸滤网。

技术实现要素：

为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种聚合硫酸铁的加工工艺，该工艺制备的聚合硫酸铁反应时间短，催化剂投入量较小，并且通过设置过滤设备，可提高聚合硫酸铁液体的纯度，并且该过滤设备便于安装与拆卸滤网。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种聚合硫酸铁的加工工艺，包括以下步骤：

1)向密闭反应釜中加入自来水300-350kg，然后开始搅拌，缓慢投加七水硫酸亚铁0.9-1.1t，并在搅拌的情形下加入所需钛白废稀酸100-120kg，钛白废稀酸按照10-15分钟加完，用蒸汽给密闭反应釜加热，加热升温至30-35℃后停止通入蒸汽，直至七水硫酸亚铁全部溶解后，关闭蒸汽阀门，打开冷却循环水出水阀门；

2)搅拌5min后，停止搅拌，打开密闭反应釜底阀，打开循环泵进出口阀门，开循环泵，第一次将亚硝酸钠固体10kg和碘化钠500g配置成溶液，然后向密闭反应釜中加入，搅拌混合均匀，搅拌时间为20-30分钟，并通过尾气处理装置进行尾气处理；

3)打开液氧瓶阀门，调节减压阀压力至10-11mpa下通入液氧，用蒸汽给密闭反应釜反应釜加热，加热升温至50-60℃；

4)待2瓶液氧加完后，第二次将亚硝酸钠固体10kg和碘化钠500g配置成溶液，然后向密闭反应釜中加入，搅拌混合均匀，搅拌时间为20-30分钟；

5)继续通入液氧，待消耗4瓶液氧后，每过30分钟，开反应釜搅拌一次，每次搅拌时间为1-2分钟，直至消耗6瓶液氧后，停止搅拌；

6)反应完全后，开冷却循环水，放料，制备成聚合硫酸铁液体；

7)向聚合硫酸中加入改性剂，搅拌混合均匀，对聚合硫酸改性，然后对混合体通过过滤设备进行过滤，除去杂质，既制成改性聚合硫酸铁液体。

作为本发明进一步的方案：所述对聚合硫酸铁进行改性处理的处理温度为50-80℃，处理时间为1-2小时。

作为本发明进一步的方案：所述改性剂中各原料的重量份数为：乙酸5-10份、活性炭粉7-9份、天然黏土0.5-2份、聚丙烯酰胺2-3份和碳分子筛3-5份。

作为本发明进一步的方案：所述改性剂的制备方法包括以下步骤：

1)活性炭粉的制备：将豆秆浸渍氯化锌溶液中，然后对其进行微波加热，微波功率为550w，加热时间为30-40分钟，然后清洗残留在活性炭上的氯化锌，并回收氯化锌，然后对其进行干燥，粉碎后得到活性炭粉；

2)改性剂的制备：按照上述重量份进行称量，首先向乙酸中加入活性炭粉和碳分子筛，进行第一次加热搅拌混合，然后向混合液中加入天然黏土和聚丙烯酰胺，进行第二次加热搅拌混合，并将得到混合液通过800目的筛网进行过滤，既可得到改性剂。

作为本发明进一步的方案：所述第一次加热搅拌混合，加热温度为30-40℃，搅拌时间为10-20分钟，所述第二次加热搅拌混合，加热温度为40-50℃，搅拌时间为20-30分钟。

作为本发明进一步的方案：所述过滤设备包括沉淀箱和过滤箱，所述沉淀箱的顶部开设有进料口，所述沉淀箱的顶部中心处固定连接有电机，所述电机的输出轴与沉淀箱内部设置的搅拌杆连接，所述搅拌杆的两侧均对称等距离设置有斜杆，所述搅拌杆的底端固定连接有搅拌叶，所述沉淀箱的一侧通过排液管与过滤箱的顶部中心处连接，所述过滤箱的内部由上到下依次设置有第一滤网和第二滤网，所述第一滤网和第二滤网的一侧均对称设置有固定板，螺栓穿过固定块推动活动板将第一滤网和第二滤网固定住，所述活动板与过滤箱的内壁通过滑动连接，所述固定块与过滤箱的内壁通过固定连接。

作为本发明进一步的方案：所述沉淀箱的内壁两侧均设置有斜板，所述沉淀箱的底部中心处密封连接有排渣管，所述排渣管的顶部设置有控制阀门。

作为本发明进一步的方案：所述过滤箱的一侧开设有排料口，所述排液管的顶部设置有控制阀门。

本发明的有益效果：

1、通过多次添加亚硝酸钠和碘化钠，使得亚硝酸钠完全反应，减少了亚硝酸钠的用量；助催化剂碘化钠的加入大大提高了亚硝酸钠反应速率，缩短了反应时间，减少了亚硝酸钠用量；并且该工艺耗时仅3小时，远远少于经典工艺的17小时，很大程度上提高了生产效率，所制备的产品也优于经典工艺；通过使用密闭反应釜反应，可以避免大量的氮氧化物污染环境；

2、聚合硫酸铁的基础上加入少量改性剂，改变或调整酸的组成和配比，在硫酸铁分子簇的网络结构中引入活性基团取代硫酸根离子，可以缓冲反应体系的酸度，从而减少钛白废稀酸的用量，最终产品盐基度可以达到16.7％，分子聚合度大，形成的羟基络合物具有更多的电荷和更大的表面积，絮凝性能也随之提高；通过微波加热将活性炭进行表面改性，是对活性炭的物理结构和孔表面化学结构进一步调整，提高其吸附作用，将乙酸、活性炭粉、天然黏土、聚丙烯酰胺和碳分子筛混合制备成改性剂，本身具有很好的吸附作用，加入聚合硫酸铁中，不仅对其进行改性，而且可以起到吸附作用，进一步提高了聚合硫酸铁液体的吸附作用；

3、改性聚合硫酸铁液体进入到沉淀箱中，电机通过搅拌杆带动搅拌叶和斜杆转动，对改性聚合硫酸铁液体进行离心处理，加快沉淀，然后打开阀门，通过排液管将上层清液排到过滤箱中，通过第一滤网和第二滤网对其进行过滤，得到最终改性聚合硫酸铁液体，提高聚合硫酸铁液体的纯度；将第一滤网和第二滤网的上端面与固定板紧靠，然后通过旋转螺栓推动活动板将第一滤网和第二滤网固定住，反之松开螺栓，既可将第一滤网和第二滤网松开，便于将第一滤网和第二滤网安装与拆卸，方便更换和清洗，便于使用。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明整体结构示意图。

图中：1、进料口；2、电机；3、沉淀箱；4、搅拌杆；5、斜杆；6、斜板；7、搅拌叶；8、排渣管；9、排液管；10、固定板；11、活动板；12、固定块；13、螺栓；14、排料口；15、第二滤网；16、第一滤网；17、过滤箱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

一种聚合硫酸铁的加工工艺，包括以下步骤：

1)向密闭反应釜中加入自来水300kg，然后开始搅拌，缓慢投加七水硫酸亚铁0.9t，并在搅拌的情形下加入所需钛白废稀酸100kg，钛白废稀酸按照10分钟加完，用蒸汽给密闭反应釜加热，加热升温至30℃后停止通入蒸汽，直至七水硫酸亚铁全部溶解后，关闭蒸汽阀门，打开冷却循环水出水阀门；

2)搅拌5min后，停止搅拌，打开密闭反应釜底阀，打开循环泵进出口阀门，开循环泵，第一次将亚硝酸钠固体10kg和碘化钠500g配置成溶液，然后向密闭反应釜中加入，搅拌混合均匀，搅拌时间为20分钟，并通过尾气处理装置进行尾气处理；

3)打开液氧瓶阀门，调节减压阀压力至10mpa下通入液氧，用蒸汽给密闭反应釜反应釜加热，加热升温至50℃；

4)待2瓶液氧加完后，第二次将亚硝酸钠固体10kg和碘化钠500g配置成溶液，然后向密闭反应釜中加入，搅拌混合均匀，搅拌时间为20分钟；

5)继续通入液氧，待消耗4瓶液氧后，每过30分钟，开反应釜搅拌一次，每次搅拌时间为1分钟，直至消耗6瓶液氧后，停止搅拌；

6)反应完全后，开冷却循环水，放料，制备成聚合硫酸铁液体；

7)向聚合硫酸中加入改性剂，搅拌混合均匀，对聚合硫酸改性，处理温度为50℃，处理时间为1小时，然后对混合体通过过滤设备进行过滤，除去杂质，既制成改性聚合硫酸铁液体。

所述改性剂中各原料的重量份数为：乙酸5份、活性炭粉7份、天然黏土0.5份、聚丙烯酰胺2份和碳分子筛3份。

所述改性剂的制备方法包括以下步骤：

1)活性炭粉的制备：将豆秆浸渍氯化锌溶液中，然后对其进行微波加热，微波功率为550w，加热时间为30分钟，然后清洗残留在活性炭上的氯化锌，并回收氯化锌，然后对其进行干燥，粉碎后得到活性炭粉；

2)改性剂的制备：按照上述重量份进行称量，首先向乙酸中加入活性炭粉和碳分子筛，进行第一次加热搅拌混合，加热温度为30℃，搅拌时间为10分钟，然后向混合液中加入天然黏土和聚丙烯酰胺，进行第二次加热搅拌混合，加热温度为40℃，搅拌时间为20分钟，并将得到混合液通过800目的筛网进行过滤，既可得到改性剂。

实施例2：

一种聚合硫酸铁的加工工艺，包括以下步骤：

1)向密闭反应釜中加入自来水350kg，然后开始搅拌，缓慢投加七水硫酸亚铁1.1t，并在搅拌的情形下加入所需钛白废稀酸120kg，钛白废稀酸按照15分钟加完，用蒸汽给密闭反应釜加热，加热升温至35℃后停止通入蒸汽，直至七水硫酸亚铁全部溶解后，关闭蒸汽阀门，打开冷却循环水出水阀门；

2)搅拌5min后，停止搅拌，打开密闭反应釜底阀，打开循环泵进出口阀门，开循环泵，第一次将亚硝酸钠固体10kg和碘化钠500g配置成溶液，然后向密闭反应釜中加入，搅拌混合均匀，搅拌时间为30分钟，并通过尾气处理装置进行尾气处理；

3)打开液氧瓶阀门，调节减压阀压力至11mpa下通入液氧，用蒸汽给密闭反应釜反应釜加热，加热升温至60℃；

4)待2瓶液氧加完后，第二次将亚硝酸钠固体10kg和碘化钠500g配置成溶液，然后向密闭反应釜中加入，搅拌混合均匀，搅拌时间为30分钟；

5)继续通入液氧，待消耗4瓶液氧后，每过30分钟，开反应釜搅拌一次，每次搅拌时间为2分钟，直至消耗6瓶液氧后，停止搅拌；

6)反应完全后，开冷却循环水，放料，制备成聚合硫酸铁液体；

7)向聚合硫酸中加入改性剂，搅拌混合均匀，对聚合硫酸改性，处理温度为80℃，处理时间为2小时，然后对混合体通过过滤设备进行过滤，除去杂质，既制成改性聚合硫酸铁液体。

所述改性剂中各原料的重量份数为：乙酸10份、活性炭粉9份、天然黏土2份、聚丙烯酰胺3份和碳分子筛5份。

所述改性剂的制备方法包括以下步骤：

1)活性炭粉的制备：将豆秆浸渍氯化锌溶液中，然后对其进行微波加热，微波功率为550w，加热时间为40分钟，然后清洗残留在活性炭上的氯化锌，并回收氯化锌，然后对其进行干燥，粉碎后得到活性炭粉；

2)改性剂的制备：按照上述重量份进行称量，首先向乙酸中加入活性炭粉和碳分子筛，进行第一次加热搅拌混合，加热温度为40℃，搅拌时间为20分钟，然后向混合液中加入天然黏土和聚丙烯酰胺，进行第二次加热搅拌混合，加热温度为50℃，搅拌时间为30分钟，并将得到混合液通过800目的筛网进行过滤，既可得到改性剂。

实施例3：

一种聚合硫酸铁的加工工艺，包括以下步骤：

1)向密闭反应釜中加入自来水330kg，然后开始搅拌，缓慢投加七水硫酸亚铁1t，并在搅拌的情形下加入所需钛白废稀酸110kg，钛白废稀酸按照15分钟加完，用蒸汽给密闭反应釜加热，加热升温至35℃后停止通入蒸汽，直至七水硫酸亚铁全部溶解后，关闭蒸汽阀门，打开冷却循环水出水阀门；

2)搅拌5min后，停止搅拌，打开密闭反应釜底阀，打开循环泵进出口阀门，开循环泵，第一次将亚硝酸钠固体10kg和碘化钠500g配置成溶液，然后向密闭反应釜中加入，搅拌混合均匀，搅拌时间为25分钟，并通过尾气处理装置进行尾气处理；

3)打开液氧瓶阀门，调节减压阀压力至11mpa下通入液氧，用蒸汽给密闭反应釜反应釜加热，加热升温至50℃；

4)待2瓶液氧加完后，第二次将亚硝酸钠固体10kg和碘化钠500g配置成溶液，然后向密闭反应釜中加入，搅拌混合均匀，搅拌时间为30分钟；

5)继续通入液氧，待消耗4瓶液氧后，每过30分钟，开反应釜搅拌一次，每次搅拌时间为2分钟，直至消耗6瓶液氧后，停止搅拌；

6)反应完全后，开冷却循环水，放料，制备成聚合硫酸铁液体；

7)向聚合硫酸中加入改性剂，搅拌混合均匀，对聚合硫酸改性，处理温度为60℃，处理时间为2小时，然后对混合体通过过滤设备进行过滤，除去杂质，既制成改性聚合硫酸铁液体。

所述改性剂中各原料的重量份数为：乙酸10份、活性炭粉8份、天然黏土1份、聚丙烯酰胺3份和碳分子筛4份。

所述改性剂的制备方法包括以下步骤：

1)活性炭粉的制备：将豆秆浸渍氯化锌溶液中，然后对其进行微波加热，微波功率为550w，加热时间为40分钟，然后清洗残留在活性炭上的氯化锌，并回收氯化锌，然后对其进行干燥，粉碎后得到活性炭粉；

2)改性剂的制备：按照上述重量份进行称量，首先向乙酸中加入活性炭粉和碳分子筛，进行第一次加热搅拌混合，加热温度为35℃，搅拌时间为15分钟，然后向混合液中加入天然黏土和聚丙烯酰胺，进行第二次加热搅拌混合，加热温度为45℃，搅拌时间为25分钟，并将得到混合液通过800目的筛网进行过滤，既可得到改性剂。

对比例1：

一种聚合硫酸铁的加工工艺，包括以下步骤：

1)向密闭反应釜中加入自来水300kg，然后开始搅拌，缓慢投加七水硫酸亚铁1.1t，并在搅拌的情形下加入所需钛白废稀酸120kg，钛白废稀酸按照15分钟加完，用蒸汽给密闭反应釜加热，加热升温至30℃后停止通入蒸汽，直至七水硫酸亚铁全部溶解后，关闭蒸汽阀门，打开冷却循环水出水阀门；

2)搅拌5min后，停止搅拌，打开密闭反应釜底阀，打开循环泵进出口阀门，开循环泵，第一次将亚硝酸钠固体10kg和碘化钠500g配置成溶液，然后向密闭反应釜中加入，搅拌混合均匀，搅拌时间为30分钟，并通过尾气处理装置进行尾气处理；

3)打开液氧瓶阀门，调节减压阀压力至10mpa下通入液氧，用蒸汽给密闭反应釜反应釜加热，加热升温至60℃；

4)待2瓶液氧加完后，第二次将亚硝酸钠固体10kg和碘化钠500g配置成溶液，然后向密闭反应釜中加入，搅拌混合均匀，搅拌时间为20分钟；

5)继续通入液氧，待消耗4瓶液氧后，每过30分钟，开反应釜搅拌一次，每次搅拌时间为2分钟，直至消耗6瓶液氧后，停止搅拌；

6)反应完全后，开冷却循环水，放料，制备成聚合硫酸铁液体；

通过实施例与对比例和传统工艺制备的改性聚合硫酸铁液体进行检测，检测对比如下表：

表1

由上表可以知，通过实施例与传统工艺对比，该加工工艺制备的改性聚合硫酸铁液体，由于加入了助催化剂碘化钠，助催化剂碘化钠的加入大大提高了反应速率，缩短了反应时间，减少了催化剂用量，同时通过多次添加亚硝酸钠和碘化钠，使得亚硝酸钠完全反应，减少了亚硝酸钠的用量；并且该工艺耗时仅3小时，远远少于经典工艺的17小时，很大程度上提高了生产效率，所制备的产品也优于经典工艺；通过实施例与对比例相比较，加入改性剂后，盐基度含量能达到16.7，提高了聚合硫酸铁液体的絮凝性能。

请参阅图1所示，过滤设备包括沉淀箱3和过滤箱17，沉淀箱3的顶部开设有进料口1，沉淀箱3的顶部中心处固定连接有电机2，电机2的输出轴与沉淀箱3内部设置的搅拌杆4连接，搅拌杆4的两侧均对称等距离设置有斜杆5，搅拌杆4的底端固定连接有搅拌叶7，沉淀箱3的一侧通过排液管9与过滤箱17的顶部中心处连接，过滤箱17的内部由上到下依次设置有第一滤网16和第二滤网15，第一滤网16和第二滤网15的一侧均对称设置有固定板10，螺栓13穿过固定块12推动活动板11将第一滤网16和第二滤网15固定住，活动板11与过滤箱17的内壁通过滑动连接，固定块12与过滤箱17的内壁通过固定连接；沉淀箱3的内壁两侧均设置有斜板6，便于沉淀聚集排出，沉淀箱3的底部中心处密封连接有排渣管8，排渣管8的顶部设置有控制阀门，便于排出沉淀；过滤箱17的一侧开设有排料口14，便于排出物料，排液管9的顶部设置有控制阀门，便于排出上层清液。

本发明的工作原理：改性聚合硫酸铁液体进入到沉淀箱3中，电机2通过搅拌杆4带动搅拌叶7和斜杆5转动，对改性聚合硫酸铁液体进行离心处理，加快沉淀，然后打开阀门，通过排液管9将上层清液排到过滤箱17中，通过第一滤网16和第二滤网15对其进行过滤，得到最终改性聚合硫酸铁液体；

将第一滤网16和第二滤网15的上端面与固定板10紧靠，然后通过旋转螺栓13推动活动板11将第一滤网16和第二滤网15固定住，反之松开螺栓13，既可将第一滤网16和第二滤网15松开，便于将第一滤网16和第二滤网15安装与拆卸，方便更换和清洗，便于使用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。