一種用酸洗廢液制備聚合氯化硫酸鐵的方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及環(huán)保化工技術領域，尤其涉及一種用酸洗廢液制備聚合氯化硫酸鐵的 及系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 在鋼鐵加工和電鍍行業(yè)，常需要用鹽酸洗液對鋼鐵件表面和電鍍件表面進行清 洗，以除去其表面的鐵銹。在酸洗過程中，鹽酸洗液中的鹽酸不斷被消耗，同時其中的二價 鐵離子也在不斷隨著鹽酸消耗而增加，直至該鹽酸洗液不再具有清洗作用，此時產生了洗 滌廢液即為酸洗廢液，該鋼鐵酸洗廢液的主要成分是水、氯化亞鐵、游離酸和少量雜質。該 廢液在金屬表面酸洗處理過程中排放量大，若廢液處理不當對環(huán)境影響較大。近年來對鋼 鐵酸洗廢液的應用主要是用其來制備聚合氯化鐵。
[0003] 聚合氯化鐵是一種新型無機高分子凈水劑，具有良好的混凝性能，但該產品的鹽 基度偏低，穩(wěn)定性較差，從而嚴重約束了該技術成果的推廣應用?，F有技術中，聚合鐵類絮 凝劑的制備方法有氯氣氧化法、催化氧化法、氯酸鈉直接氧化法。氯氣氧化法中使用的氯氣 為甲類劇毒化學品，工作環(huán)境高危高毒，存在安全隱患，且制備的絮凝劑余氯濃度高；催化 氧化法是以氧氣或空氣為氧化劑，亞硝酸鈉為催化劑，在反應釜內一定的壓力下制備聚合 鐵絮凝劑，固液反應接觸不充分，反應時間長達16小時，且亞硝酸鈉鹽對人體傷害較大；氯 酸鈉直接氧化法雖然工藝簡單、設備投資少、反應快，但需消耗較多的價格昂貴的氯酸鈉， 生產成本較高。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種用酸洗廢液制備聚合氯化硫酸鐵 的方法及系統(tǒng)，解決了現有技術中對廢酸處理的高成本和環(huán)境污染問題以及傳統(tǒng)生產聚合 鐵絮凝劑的方法存在的不足，同時制得了穩(wěn)定性好的高附加值凈水劑。
[0005] 為了實現上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：
[0006] 一種用酸洗廢液制備聚合氯化硫酸鐵的方法，包括以下步驟：
[0007] (1)在溶解釜中加入鋼鐵酸洗廢液、硫酸亞鐵或鐵粉及濃鹽酸或濃硫酸，充分攪拌 均勻后加入固體穩(wěn)定劑磷酸鹽；配制好的溶液加熱后打入循環(huán)反應器；
[0008] (2)向循環(huán)反應器內通入氧氣，并設置氣體分布器；
[0009] (3)采用硝酸鈉和碘化鉀為催化劑，將硝酸鈉和碘化鉀配制成溶液，以設定的流量 加入反應器內；
[0010] (4)氧化水解聚合反應后靜止熟化，得到聚合氯化硫酸鐵。
[0011] 所述步驟（1)中配制好的溶液加熱到60-100°C后打入循環(huán)反應器中。
[0012] 所述步驟（1)中酸洗廢液與濃鹽酸或濃硫酸質量比為5 (w/w) % -12 (w/w) %，加入 硫酸亞鐵或鐵粉后總鐵含量為10-20 (w/w) %。
[0013] 所述步驟（4)中氧化水解聚合反應進行2-5小時，靜止熟化10-24小時。
[0014] 所述步驟（1)中穩(wěn)定劑為磷酸三鈉、磷酸二氫鈉、三聚磷酸鈉的一種或多種的混 合物，加入量P/Fe摩爾比0.04-0. 12。
[0015] 所述步驟（3)中硝酸鈉和碘化鉀配制成溶液在1-2小時內加入反應器內。
[0016] 所述步驟（3)中硝酸鈉用量為酸洗廢液重量的1 (w/w) % -5 (w/w) %，碘化鉀為硝 酸鈉重量的 〇? 1 (w/w) % -〇? 5 (w/w) %。
[0017] 所述步驟（3)中硝酸鈉溶液質量濃度為10 (w/w) % -20 (w/w) %，碘化鉀溶液質量 濃度為 〇? 01 (w/w) % _0? 1 (w/w) %。
[0018] -種用酸洗廢液制備聚合氯化硫酸鐵方法的系統(tǒng)，包括酸洗廢液儲罐，所述酸洗 廢液儲罐與溶解釜連接，所述溶解釜連接反應器，所述反應器與成品罐連接，液氧儲罐和催 化劑溶解釜均與反應器連接。
[0019] 所述反應器采用外循環(huán)；所述反應器采用塔式反應器。
[0020] 濃硫酸是指H2S04的水溶液里1^04的質量百分比大于等于70%的11 2304的水溶液； 質量分數超過37 %的鹽酸稱為濃鹽酸。
[0021] 本發(fā)明的有益效果：
[0022] (1)本發(fā)明利用鋼鐵酸洗廢液制備聚合氯化硫酸鐵，降低了工業(yè)酸洗廢液對環(huán)境 的污染，充分利用了資源，變廢為寶；
[0023] (2)試驗過程加入了硫酸亞鐵和硫酸，有效地提高了最終產品的穩(wěn)定性及產品鹽 基度；
[0024] (3)采用硝酸鈉作為催化劑，避免使用亞硝酸鈉對人體的傷害；采用碘化鉀作為 助催化劑提高反應速率，縮短反應時間；
[0025] (4)采用氧氣為氧化劑，降低了使用氯酸鈉帶來的高成本，也避免了使用氯氣存在 的安全隱患；
[0026] (5)采用循環(huán)反應器增大氣液混合面積，使氣液充分混合，提高反應速率。加入聚 合引發(fā)劑，提高反應速率，并使得聚合氯化鐵產品的品質提升；
[0027] (6)加入適量的穩(wěn)定劑，提高了聚合氯化鐵產品的儲存穩(wěn)定性；
[0028](7)以鹽酸酸洗廢液作為原料生產聚合氯化硫酸鐵的工藝技術簡便、可行，設備投 入低，操作費用低，產品性能穩(wěn)定，適合工業(yè)化生產；
[0029] (8)本發(fā)明提供的絮凝劑聚合氯化硫酸鐵與聚合氯化鐵相比，穩(wěn)定性較高且絮凝 性能更佳，與聚合硫酸鐵相比，生產成本低且絮凝性能提高，且經改進的催化氧化法生產工 藝縮短了生產周期，進一步降低了生產成本。
【附圖說明】
[0030] 圖1是本發(fā)明的工藝流程示意圖：
[0031] 其中1-酸洗廢液儲罐；2-溶解釜；3-反應器；4-液氧儲罐；5-催化劑溶解釜； 6 -成品罐。
【具體實施方式】
[0032] 下面結合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0033] 如圖1所示，一種用酸洗廢液制備聚合氯化硫酸鐵方法的系統(tǒng)，包括酸洗廢液儲 罐1，所述酸洗廢液儲罐1與溶解釜2連接，所述溶解釜2連接反應器3,所述反應器3與成 品罐6連接，液氧儲罐4和催化劑溶解釜5均與反應器3連接。
[0034] 所述反應器3采用外循環(huán)；所述反應器3采用塔式反應器。
[0035] 實施例1
[0036] 在攪拌條件下向溶解釜中加入總鐵含量為9(w/w) %的酸洗廢液20kg、硫酸亞鐵 3. 4kg、濃鹽酸2kg，待硫酸亞鐵溶解后加入酸洗廢液重量的0. 3 (w/w) %穩(wěn)定劑磷酸三鈉， 充分攪拌均勻。加熱溶液至70°C，用泵打入循環(huán)式反應器內。開啟循環(huán)式反應器外循環(huán)，通 入氧氣。將配制好的總濃度為11. 2 (w/w) %硝酸鈉和碘化鉀溶液連續(xù)加入循環(huán)反應器中，1 小時內加完。反應進行2. 5小時，熟化18小時既得聚合氯化硫酸鐵。
[0037] 取0. 85mL聚合氯化硫酸鐵產品，投入到1L生活廢水中，機械攪拌8分鐘，靜置待 分層后，取上層液體測定化學需氧量、水質懸浮物、濁度、色度等去除率如表1所示。
[0038] 表1生活廢水處理結果
【主權項】
1. 一種用酸洗廢液制備聚合氯化硫酸鐵的方法，其特征是，包括以下步驟： (1) 在溶解釜中加入鋼鐵酸洗廢液、硫酸亞鐵或鐵粉及濃鹽酸或濃硫酸，充分攪拌均勻 后加入固體穩(wěn)定劑磷酸鹽；配制好的溶液加熱后打入循環(huán)反應器； (2) 向循環(huán)反應器內通入氧氣，并設置氣體分布器； (3) 采用硝酸鈉和碘化鉀為催化劑，將硝酸鈉和碘化鉀配制成溶液，以設定的流量加入 反應器內； (4) 氧化水解聚合反應后靜止熟化，得到聚合氯化硫酸鐵。
2. 如權利要求1所述一種用酸洗廢液制備聚合氯化硫酸鐵的方法，其特征是，所述步 驟（1)中配制好的溶液加熱到60-KKTC后打入循環(huán)反應器中。
3. 如權利要求1所述一種用酸洗廢液制備聚合氯化硫酸鐵的方法，其特征是，所述步 驟（1)中酸洗廢液與濃鹽酸或濃硫酸質量比為5%-12%，加入硫酸亞鐵或鐵粉后總鐵含量 為 10-20 %〇
4. 如權利要求1所述一種用酸洗廢液制備聚合氯化硫酸鐵的方法，其特征是，所述步 驟（4)中氧化水解聚合反應進行2-5小時，靜止熟化10-24小時。
5. 如權利要求1所述一種用酸洗廢液制備聚合氯化硫酸鐵的方法，其特征是，所述步 驟（1)中穩(wěn)定劑為磷酸三鈉、磷酸二氫鈉、三聚磷酸鈉的一種或多種的混合物，加入量P/Fe 摩爾比 0? 04-0. 12。
6. 如權利要求1所述一種用酸洗廢液制備聚合氯化硫酸鐵的方法，其特征是，所述步 驟（3)中硝酸鈉和碘化鉀配制成溶液在1-2小時內加入反應器內。
7. 如權利要求1所述一種用酸洗廢液制備聚合氯化硫酸鐵的方法，其特征是，所述步 驟（3)中硝酸鈉用量為酸洗廢液重量的1% -5%，碘化鉀為硝酸鈉重量的0. 1% -0. 5%。
8. 如權利要求1所述一種用酸洗廢液制備聚合氯化硫酸鐵的方法，其特征是，所述步 驟（3)中硝酸鈉溶液質量濃度為10% -20%，碘化鉀溶液質量濃度為0. 01% -0. 1%。
9. 一種利用如權利要求1所述用酸洗廢液制備聚合氯化硫酸鐵方法的系統(tǒng)，其特征 是，包括酸洗廢液儲罐，所述酸洗廢液儲罐與溶解釜連接，所述溶解釜連接反應器，所述反 應器與成品罐連接，液氧儲罐和催化劑溶解釜均與反應器連接。
10. 如權利要求9所述一種用酸洗廢液制備聚合氯化硫酸鐵方法的系統(tǒng)，其特征是，所 述反應器采用外循環(huán)；所述反應器采用塔式反應器。
【專利摘要】一種用酸洗廢液制備聚合氯化硫酸鐵的方法及系統(tǒng)，包括在溶解釜中加入鋼鐵酸洗廢液、硫酸亞鐵或鐵粉及濃鹽酸或濃硫酸，充分攪拌均勻后加入固體穩(wěn)定劑磷酸鹽；配制好的溶液加熱到60-100℃，打入循環(huán)反應器；向循環(huán)反應器內通入氧氣，并設置氣體分布器；采用硝酸鈉和碘化鉀為催化劑，將硝酸鈉和碘化鉀配制成溶液，加入塔式反應器內，在1-2小時內加完；氧化水解聚合反應進行2-5小時，靜止熟化10-24小時后得聚合氯化硫酸鐵。本發(fā)明利用鋼鐵酸洗廢液制備聚合氯化硫酸鐵，降低了工業(yè)酸洗廢液對環(huán)境的污染，充分利用了資源，變廢為寶；試驗過程加入了硫酸亞鐵和硫酸，有效地提高了最終產品的穩(wěn)定性及產品鹽基度。
【IPC分類】C02F1-52, C01G49-14
【公開號】CN104817149
【申請?zhí)枴緾N201510202784
【發(fā)明人】張艷君, 周脈友, 畢靜利, 李娥
【申請人】魯西化工集團股份有限公司
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月24日