[其他]聚合硫酸铁的生产方法

说明书

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，这种方法不仅有效的利用了工业废液，而且氧化时间短，只需1.5～2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，是利用了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，在密闭容器内通入纯氧，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;

2FeSO₄+NO₂+H₂SO₄＝Fe₂（SO₄）₃+NO+H₂O

2NO+O₂＝2NO₂

mFe₂（SO₄）₃+mn（OH）＝〔Fe₂（OH）_n（SO₄）_3-n/2〕_m

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封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的接触，促使二氧化氮不断地和二价铁离子（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⁺⁺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147～294kPa。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，不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。