[發明專利]一種聚合硫酸鐵水處理藥劑及其制備方法

無效

• 申請號: 201210434132.6
• 申請日: 2012-11-02
• 公開（公告）號: CN102951713A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 汪曉軍;詹德明;林旭龍;崔家琪
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C02F1/52
• 分類號: C02F1/52
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 宮愛鵬

技術領域

本發明涉及一種生產聚合硫酸鐵的方法，具體涉及采用價格低廉的亞鐵鹽溶液與臭氧反應，生產附加值更高的聚合鐵鹽水處理藥劑。

背景技術

聚合硫酸鐵是一種優質、高效的無機鐵鹽高分子絮凝劑，具有脫色、除臭、除濁、除油、脫水、去除COD等功能，兼具混凝性能優良、礬花密實、沉降性能好等優點，在工業廢水和飲用水給水處理中得到廣泛應用。

目前聚合硫酸鐵的生產方法主要分為兩大類，催化氧化法和直接氧化法。

a.催化氧化法是在硝酸鈉、硝酸等催化劑的作用下，利用氧氣將亞鐵離子氧化成鐵離子，鐵離子在發生水解和聚合反應后得到聚合硫酸鐵。

使用催化氧化法進行聚合硫酸鐵的生產，在操作過程中需要控制硫酸的投加量、催化劑的投加量、空氣（氧氣）投加量、反應溫度以及反應時間，操作步驟繁瑣，且對生產過程的安全要求較高。

此外，該方法生產周期較長、單位時間產量低，生產過程中外泄的氮氧化物對人體和周圍環境污染較大，成品中混雜的亞硝酸鈉限制了藥劑在飲用給水方面的應用。

b.直接氧化法是利用次氯酸鈉、雙氧水等藥劑的強氧化性，直接將亞鐵離子氧化成鐵離子，鐵離子在發生水解和聚合反應后得到聚合硫酸鐵。

直接氧化法中常用到的氧化劑氯酸鈉和次氯酸鈉在反應過程中帶進產品的氯離子，會對不銹鋼罐體、管道產生腐蝕，因而在生產時需要特別注意成品的貯存和運輸設施的材質。

氧化劑如氯酸鈉和雙氧水的市場價格為5000元/噸、1500元/m³，藥劑的使用成本也較高。

發明內容

本發明的目的在于選用廉價的化學藥劑亞鐵鹽水溶液和臭氧發生氧化還原反應，提供一種更簡單、安全、可靠的聚合硫酸鐵生產工藝，克服現有生產工藝的缺點，提高經濟效益，最終達到經濟與環保的雙重目的。

為了達到發明目的，本發明所使用的還原性亞鐵鹽藥劑為硫酸亞鐵，即配置硫酸亞鐵溶液作為生產原液。在經過臭氧氧化后，亞鐵離子變成三價鐵離子，再經水解和聚合后得到聚合硫酸鐵，可以作為水處理劑，其經濟附加值得到提高。

本發明目的通過以下技術方案實現：

一種聚合硫酸鐵水處理藥劑的制備方法，包括如下步驟：

（1）配置硫酸亞鐵的酸性水溶液：控制七水硫酸亞鐵和硫酸的物質的量比在1:（0.44~0.45）范圍內，配置成水溶液，其中硫酸亞鐵的質量占總溶液質量的10~20%；

（2）向上述水溶液中通入含臭氧氣體，至少反應0.5h，三價鐵離子在經過水解、聚合后，即得到聚合硫酸鐵水處理藥劑。

優選地，步驟（2）所述反應時間為1~1.5h。

優選地，步驟（2）所述反應在常壓下進行，且溶液無需加熱。

反應方程式為：

2FeSO₄+H₂SO₄+O₃→Fe₂(SO₄)₃+H₂O+O₂

Fe₂(SO₄)₃+nH₂O→Fe₂(OH)_n(SO₄)_3-n/2+0.5nH₂SO₄

m[Fe₂(OH)_n(SO₄)_3-n/2]→[Fe₂(OH)_n(SO₄)_3-n/2]_m

與現有技術相比，本發明具有如下優點：

1.本發明可以采用臭氧機產生的臭氧氣體與硫酸亞鐵溶液混合、反應；通過連續投加或間隙投加硫酸亞鐵溶液的方式，連續地，或間隙地排出含有聚合鐵鹽水溶液的產品，同時維持生產裝置對臭氧的吸收能力；被吸收臭氧后的尾氣，達到排放標準后，直接外排；生產過程中只需要控制含臭氧氣體的輸入和排出以及硫酸亞鐵溶液的輸入和聚合硫酸鐵產品的排出，操作簡便、生產安全。

2.臭氧作為氧化劑，無需投加額外催化劑，反應時不會生成其他對人體或設備有害的雜質或副產物。

3.整個反應不需要對溶液進行加熱，常壓下即可進行，反應0.5h時亞鐵離子轉化率可達50%以上，反應快，生產效率高。