应塔内温度控制在40-60°C，并待混配好 的物料全部进入反应塔后，加入重量配比为0.2%-0.3%、浓度为1 %的亚硝酸钠溶液作为 反应催化剂;具体实现时，可通过往物料循环输送管外部设置的夹套内通入氮气及冷却水， 并根据反应温度的变化控制所述氮气和冷却水的流量，使反应塔内温度维持在40-60°C。
[0047] 在步骤4中，通过氧气均压分配器往反应塔中持续加入气压、流速、流量稳定的氧 气，使其与所述反应物料在所述助催化剂和催化剂作用下进行氧化、水解和聚合反应，氧气 反应压力为:0.2-0.4MPa/m 2，反应温度为：20-60 °C，反应时间为1.5-3小时，反应过程中控 制反应塔压力小于0 · 35MPa/m2。
[0048] 在步骤5中，待所述物料中Fe+2离子有效转化为Fe+3离子后，结束反应，对反应塔进 行减压，得到液体聚合硫酸铁;具体实现时，待反应塔内压力稳定在〇.2MPa/m 2后，使用浓度 为1 %的铁氰化钾定性Fe+2离子，抽检反应不变色且维持反应15分钟后，即可结束反应。
[0049] 具体实现时，在上述各步骤中，进入反应塔后的各物料，通过物料循环输送管循环 送入反应塔，并通过设于物料循环输送管上的物料剪切混配器按照剪切流量为0.3-0.4m/ min进行定量剪切分配。
[0050] 进一步地，在所述步骤5后，还可对所述液体硫酸铁进行熟化、沉淀分离、干燥，得 到固体硫酸铁。
[0051] 更进一步地，还可对所述沉淀分离后得到的副产品Fe-Ti-La结晶体经重新聚合催 化后合成，生成脱硝/脱氮催化剂。
[0052]具体实现时，所述反应物料所占空间为反应塔有效容积的65%_70%，以确保1/3 左右容积留给化学反应固相-液相-气相传递反应空间。
[0053]下面详细描述本实施例中所用到的硫酸盐复合稀土溶液。
[0054]具体实现时，所述硫酸盐复合稀土成分可为以重量计的1份硫酸镧和2.5份硫酸高 铺;其中，所述硫酸镧的分子式为:1^2(3〇4)*8!12〇、分子量为:709.8;所述硫酸高铺的分子 式为:Ce(S〇4) ·4Η20、分子量为:372.59。
[0055] 进一步地，所述助催化剂可通过以下步骤制得：
[0056] 取以重量计的1份所述硫酸镧和2.5份所述硫酸高铈，混配后，用浓度为20 %的乙 醇溶解；
[0057]用工业硫酸调整溶解后的复合稀土溶液至其pH值为2-3，金属浓度为1.3-1.8，即 得到所述助催化剂。
[0058]本实施例中所用到的原料配比如下[PFS液体产品按重量百分比计算]:
[0059] ①钛白粉废硫酸[H2S04:21 % -23 %、Fe203:2 % -5 % ]40 % -50 % ;
[0060] ②七水硫酸亚铁[Fe203 · 7H20:16%-19%]50%-60%;
[0061 ]③亚硝酸钠[NaN02:0 · 2 %-0 · 3 % ];
[0062] ④硫酸盐复合稀土[La2(S04) · 8H20+Ce(S04) · 4Η20:0·2%-0·4%];
[0063] ⑤氧气[02:1·5%-2·0%]。
[0064] 本实施例可生成液体PFS和固体PFS两种产品，液体产品为红褐色黏稠透明液体， 固体为黄色无定形粉末状，与PFS同属碱式硫酸盐产品，属于阳离子型无机高分子絮凝剂， 混凝体形成速度快，密集和质量大且沉降速度快。尤其对低温低浊有优良的处理效果，适用 水体PH值范围较宽(pH4-ll)，腐蚀性小。净化水在除磷和降低亚硝氮及铁的含量等方面，可 广泛应用于原水、饮用水、自来水、工业用水、工业废水及生活污水的处理上。其技术标准见 下表1。
[0065] 表1、PFS 产品技术指标(GB14591-2006)
[0066]
[0067]下面详细描述本发明提供的聚合硫酸铁的制备装置的一个实施例，本实施例主要 包括有:混配池、与该混配池连接的反应塔、氧气均压分配器、与该氧气均压分配器连接的 物料剪切混配器，且所述物料剪切混配器通过物料循环输送管道与所述反应塔循环连接， 而所述物料循环输送管道外套设有用于热传递的夹套。
[0068] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0069] ①催化时间短，1.5-2小时即可完成氧化、水解、聚合反应过程，大大提高了生产效 率；
[0070] ②加入复合硫酸盐稀土作为助催化剂，减少亚硝酸钠催化的用量，提高氧的活性， 稳定控制金属盐与酸反应中氢的水解聚合，催化活性氧转化氧化氮的过程中氧化提高Fe+ 2 转Fe+3水解聚合能量，并有效的助催化水解分离N0X及氧和氢，从而达到生产与环保控制的 有机结合，降低控制生产中的N0 X排放量，提高聚合硫酸铁的生产品种及水处理功效做出有 力的保障；
[0071] ③微量稀土元素与硫酸亚铁结合后提高了净水混凝效果，并与钛白粉的废酸、glj 产品硫酸亚铁中的微量Ti〇2结合生成Fe-Ti-La超细微粒结晶沉淀，经熟化后的PFS-La、 PFS-Ce产品净水效果优于现有技术的PFS产品；
[0072] ④沉淀分离后的Fe-Ti-La结晶体经重新聚合催化后，可合成生成专用脱硝、脱氮 催化剂产品。
[0073]下表2是通过实施本发明得到的PFS产品与现有技术的在PFS产品的应用对比数 据。
[0074] 表2、条件同等的试验药剂对比数据(试验水量1000mL)
[0075]
[0076] 由上表2可见，通过实施本发明得到的PFS产品在工业、造纸、印染、养殖等废水处 理中，比现有技术的PFS产品应用范围更宽，处理效果更好、纯度更高、用药量更少。
[0077] 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定 本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在 不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的 保护范围。
【主权项】
1. 一种聚合硫酸铁的制备方法，其特征在于，包括： 步骤1，将重量配比为40 % -50 %的七水硫酸亚铁和重量配比为60 % -50 %钛白粉废硫 酸输送到混配池中进行物料混配，并调配钛白粉废硫酸中H2S〇4浓度范围为21 % -23 %，得到 混配好的反应物料； 步骤2，将所述反应物料送入反应塔中，并在所述反应物料进入反应塔的过程中，加入 重量配比为0.2%-0.4%、金属浓度为1.3-1.8、pH值为2-3的硫酸盐复合稀土溶液作为反应 助催化剂； 步骤3,在加入所述助催化剂后，将反应塔内温度控制在40-60°C，并待混配好的物料全 部进入反应塔后，加入重量配比为0.2%-0.3%、浓度为1 %的亚硝酸钠溶液作为反应催化 剂； 步骤4,往反应塔中持续加入氧气，使其与所述反应物料在所述助催化剂和催化剂作用 下进行氧化、水解和聚合反应，氧气反应压力为:〇. 2-0.4MPa/m2，反应温度：20-60 °C，反应 时间：1.5-3小时，反应过程中用调整压力的变化自动控制氧气的输入量，控制反应塔压力 小于 0.35MPa/m2; 步骤5，待所述反应物料中Fe+2离子转化为Fe+3离子完成后，结束反应，得到液体聚合硫 酸铁。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硫酸盐复合稀土成分为以重量计的1份 硫酸镧和2.5份硫酸高铈； 其中，所述硫酸镧的分子式为:!^2(3〇4)*8!12〇、分子量为:709.8;所述硫酸高铺的分子 式为:Ce(S〇4) ·4Η20、分子量为:372.59。3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述助催化剂通过以下步骤制得： 取以重量计的1份所述硫酸镧和2.5份所述硫酸高铈，混配后，用浓度为20 %的乙醇溶 解； 调整溶解后的硫酸盐复合稀土溶液至其pH值为2-3、金属浓度为1.3-1.8，即得到所述 助催化剂。4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，在上述各步骤中，进入反应塔后的各物料，通 过物料循环输送管循环送入反应塔，并通过设于物料循环输送管上的物料剪切混配器按照 剪切流量为〇. 3-0.4m/min进行定量剪切分配。5. 如权利要求4所述的办法，其特征在于，在所述步骤2中，往物料循环输送管外部设置 的夹套内通入氮气及冷却水，并根据反应温度的变化控制所述氮气和冷却水的流量，使反 应塔内温度维持在40-60 °C。6. 如权利要求1-5中任一项所述的办法，其特征在于，在所述步骤4中，待反应塔内压力 稳定在0.2MPa/m2后，加入1 %浓度铁氰化钾定性所述Fe+2离子，抽检反应不变色且维持15分 钟后，即确定所述Fe+2离子有效转化为Fe+ 3离子完成。7. 如权利要求1-5中任一项所述的办法，其特征在于，在所述步骤5后，对所述液体硫酸 铁进行熟化、沉淀分离、干燥，得到固体硫酸铁。8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，对所述沉淀分离后得到的副产品Fe-Ti-La结 晶体经重新聚合催化后合成，生成脱硝/脱氮催化剂。9. 一种聚合硫酸铁絮凝剂，其特征在于，通过如权利要求1-8中任一项所述的方法制 得。10.-种聚合硫酸铁的制备装置，其特征在于，包括有:混配池、与该混配池连接的反应 塔、氧气均压分配器、与该氧气均压分配器连接的物料剪切混配器，且所述物料剪切混配器 通过物料循环输送管道与所述反应塔循环连接，而所述物料循环输送管道外套设有用于热 传递的夹套。
【专利摘要】本发明公开一种聚合硫酸铁及其制备方法和装置，包括：将重量配比为40％-50％的七水硫酸亚铁和重量配比为60％-50％钛白粉废硫酸输送到混配池中进行物料混配，并调配钛白粉废硫酸H2SO4浓度范围21％-23％，得到混配好的反应物料；将反应物料送入反应塔中，并在反应物料进入反应塔的过程中，加入硫酸盐复合稀土溶液作为反应助催化剂；将反应塔内温度控制在40-60℃，并待混配好的物料全部进入反应塔后，加入亚硝酸钠溶液作为反应催化剂；往反应塔中持续加入氧气，使其与所述反应物料在所述助催化剂和催化剂作用下进行氧化、水解和聚合反应，待所述物料中Fe+2离子有效转化为Fe+3离子后，得到液体聚合硫酸铁。本发明可大大提高生产效率、减少环境危害、并达到更加突出的净水混凝效果。
【IPC分类】C02F1/52, C01G49/14
【公开号】CN105692717
【申请号】CN201610160187
【发明人】彭振啟, 余皆亨
【申请人】广西福斯特再生资源环保科技有限公司
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2016年3月21日