一種新型硫酸鐵混凝劑的生產(chǎn)方法
【專利摘要】美國(guó)等西方發(fā)達(dá)國(guó)家近二十多年來(lái)的生產(chǎn)實(shí)踐表明，用三價(jià)鐵鹽混凝劑取代鋁混凝劑作凈水劑，混凝處理時(shí)投加了石灰，我國(guó)自來(lái)水水質(zhì)與國(guó)際先進(jìn)水平相比所存在的種種問(wèn)題便都可獲得解決。本發(fā)明中的新型硫酸鐵混凝劑就是為解決所需三價(jià)鐵鹽混凝劑的貨源問(wèn)題而研制。此混凝劑是顆粒狀固體型產(chǎn)品。生產(chǎn)此混凝劑只需硫酸亞鐵和硫酸兩種原料，所需氧化劑是空氣中的氧氣，不用錢(qián)買(mǎi)。生產(chǎn)中將Fe2+氧化成Fe3+的轉(zhuǎn)化率不低于97％；產(chǎn)品衛(wèi)生質(zhì)量安全可靠；產(chǎn)品包裝、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、溶解使用等都很方便。
【專利說(shuō)明】
一種新型硫酸鐵混凝劑的生產(chǎn)方法
[0001]技術(shù)領(lǐng)域:本發(fā)明屬化工領(lǐng)域，一種新型硫酸鐵混凝劑的生產(chǎn)方法。此混凝劑適用于生活飲用水處理，也適用于工業(yè)給水、工業(yè)廢水和生活污水處理。
[0002](一 )背景資料
[0003]1.我國(guó)絕大多數(shù)城市自來(lái)水廠是地表水源水廠，采用的是常規(guī)水處理工藝:混凝—沉淀一過(guò)濾一氯消毒。我國(guó)自來(lái)水水質(zhì)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有很大差距:(I)發(fā)達(dá)國(guó)家的自來(lái)水可以直接飲用；我國(guó)自來(lái)水衛(wèi)生質(zhì)量差，不能直接飲用；(2)我國(guó)城市供水管網(wǎng)漏水率平均高達(dá)21.5%，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比高得太多，每年漏掉的自來(lái)水多達(dá)100億立方米，經(jīng)濟(jì)損失十分巨大；(3)我國(guó)自來(lái)水處理仍采用鋁混凝劑作凈水劑，自來(lái)水中殘余鋁含量高，此鋁是一種慢性毒物，長(zhǎng)期飲用這樣的的自來(lái)水能引發(fā)老年癡呆癥等多種頑癥。
[0004]在化學(xué)元素周期表中:鋁屬兩性元素；鐵屬成堿元素，微具兩性。所以三價(jià)鐵鹽混凝劑的水處理特性與鋁混凝劑的相比很不相同，優(yōu)點(diǎn)很多。美國(guó)、歐盟、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的自來(lái)水廠近二十多年來(lái)的生產(chǎn)實(shí)踐表明，用三價(jià)鐵鹽混凝劑取代鋁混凝劑作凈水劑，混凝處理時(shí)投加了石灰，我國(guó)自來(lái)水水質(zhì)所存在的上述三個(gè)重要問(wèn)題便都可獲得解決。
[0005]2.改用三價(jià)鐵鹽混凝劑作凈水劑必須要有充足的、質(zhì)量符合飲用水處理要求的三價(jià)鐵鹽混凝劑貨源。可采用的三價(jià)鐵鹽混凝劑主要有硫酸鐵和三氯化鐵兩種。
[0006]用黃鐵礦(FeS2)作原料生產(chǎn)硫酸利用的是其中的硫，鐵則留存在殘?jiān)校^大部分以Fe2O3形態(tài)存在，少部分以FeO形態(tài)存在。硫酸鐵混凝劑一般用硫酸處理上述殘?jiān)瞥伞．a(chǎn)品中含有較多的硫酸亞鐵；游離硫酸含量也高，并且含量不穩(wěn)定，經(jīng)常變化。由于此硫酸鐵混凝劑產(chǎn)品質(zhì)量差，難于使用，所以自來(lái)水處理中很少采用硫酸鐵混凝劑作凈水劑。
[0007]自來(lái)水處理中使用的三價(jià)鐵鹽混凝劑主要是三氯化鐵。由于受到生產(chǎn)原料氯氣貨源的限制，此混凝劑的產(chǎn)量遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)需求。
[0008]本專利申請(qǐng)中的新型硫酸鐵混凝劑，主要為解決自來(lái)水處理用三價(jià)鐵鹽混凝劑的貨源問(wèn)題而研制。
[0009]國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上有兩種硫酸鐵混凝劑產(chǎn)品:一為無(wú)水硫酸鐵Fe2(SO4)3;—為硫酸鐵九水物Fe2(SO4)3.9Η20。本發(fā)明中的硫酸鐵產(chǎn)品是Fe2(SO4)3.XH2O，式中χ值可在I?8范圍內(nèi)任意選擇，實(shí)際生產(chǎn)中取5左右為宜。這是過(guò)去從未有過(guò)的硫酸鐵混凝劑產(chǎn)品，故稱之為新型硫酸鐵混凝劑。
[0010](二)生產(chǎn)方法
[0011]此新型硫酸鐵混凝劑是顆粒狀固體型產(chǎn)品。生產(chǎn)此混凝劑只需硫酸亞鐵FeSO4.7Η20和硫酸兩種原料；所需氧化劑是空氣中的氧氣，到處都有，不用錢(qián)買(mǎi)。
[0012]1.生產(chǎn)此混凝劑應(yīng)用了兩項(xiàng)自然法則
[0013](I)硫酸亞鐵(FeSO4.7Η20)顆粒在空氣中可逐漸風(fēng)化而失去一部分結(jié)晶水，顆粒表面的分子易被空氣中的氧氣氧化變成黃褐色的堿式硫酸鐵Fe (OH) SO4:
[0014]4Fe S04+02+2H20 = 4Fe (OH) SO4
[0015](2)上述堿式硫酸鐵中的羥基可用硫酸中和掉，生成物便是硫酸鐵:
[0016]2Fe (OH) S04+H2S04= Fe 2 (SO4) 3+2H20
[0017]2.生產(chǎn)步驟和方法
[0018](I)將熱空氣通入硫酸亞鐵顆粒層，使硫酸亞鐵顆粒脫去部分結(jié)晶水變成疏松體。將疏松體在< 250°C熱空氣溫度下與空氣中的氧氣進(jìn)行氧化反應(yīng)制成中間產(chǎn)品堿式硫酸鐵Fe (OH) SO40
[0019](2)在堿式硫酸鐵中間產(chǎn)品中加濃硫酸中和其所含羥基，生成物是無(wú)水硫酸鐵Fe2 (SO4) 3。加酸量按照配置混凝劑溶液時(shí)溶液pH值不超過(guò)1.5為準(zhǔn)，否則溶液中的硫酸鐵水解后會(huì)發(fā)生沉淀。
[0020](3)在上述無(wú)水硫酸鐵中加適量水使之變成水合物Fe2(SO4)3.XH2O，式中χ值可在I?8范圍內(nèi)任意選擇，實(shí)際采用的χ值以5左右為宜。
[0021 ](三)此新型硫酸鐵混凝劑及其生產(chǎn)方法的特點(diǎn)
[0022]1.生產(chǎn)此混凝劑只需硫酸亞鐵和硫酸兩種原料，貨源充足。氧化劑是空氣中的氧氣，到處都有，不用錢(qián)買(mǎi)。所以此混凝劑可以大量生產(chǎn)，產(chǎn)量不受限制。這樣，自來(lái)水處理等用三價(jià)鐵鹽混凝劑的貨源問(wèn)題便可獲得解決。
[0023]2.用熱空氣將硫酸亞鐵在固體狀態(tài)下氧化成堿式硫酸鐵，F(xiàn)e2+氧化成Fe3+的轉(zhuǎn)化率不低于97%。所采用的硫酸亞鐵和硫酸的質(zhì)量必須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，在此情況下，制成的硫酸鐵混凝劑產(chǎn)品的衛(wèi)生質(zhì)量便安全可靠，有保證。
[0024]3.無(wú)水硫酸鐵的特點(diǎn)是在冷水中難溶解，使用時(shí)配置溶液時(shí)需用熱水溶解，使用費(fèi)事。硫酸鐵九水物的特點(diǎn)是在空氣中易潮解，需用密閉容器包裝，運(yùn)輸、儲(chǔ)存不便。此新型硫酸鐵混凝劑的特點(diǎn)是Fe2(SO4)3.XH2O中的χ值取5左右時(shí):產(chǎn)品不易潮解，所以包裝、運(yùn)輸、儲(chǔ)存方便；此產(chǎn)品在冷水中易溶解，使用時(shí)配置溶液時(shí)簡(jiǎn)單、迅速。總的說(shuō)來(lái)，此產(chǎn)品的包裝、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、溶解使用等都很方便。
[0025]4.根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的不同，小規(guī)模生產(chǎn)時(shí)可米用批量生產(chǎn)法；大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)將硫酸亞鐵加工成堿式硫酸鐵可用流水線連續(xù)生產(chǎn)，速度快。
[0026]5.此混凝劑的生產(chǎn)工藝本身不產(chǎn)生廢水和廢渣，也不排放有毒有害氣體。從原料、生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品特性等多方面看，此混凝劑符合綠色產(chǎn)品要求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.將熱空氣通入硫酸亞鐵FeSO4.7H20顆粒層，使硫酸亞鐵顆粒脫去部分結(jié)晶水變成疏松體。將疏松體在< 250 °C熱空氣溫度下與空氣中的氧氣進(jìn)行氧化反應(yīng)制成堿式硫酸鐵Fe (OH) SO4, Fe2+氧化成Fe 3+的轉(zhuǎn)化率不低于97%。2.用硫酸中和Fe(OH) SO 4中的羥基，生成物是無(wú)水硫酸鐵Fe 2 (SO4) 3。3.在無(wú)水硫酸鐵中加適量水使之變成硫酸鐵水合物Fe2(SO4)3.χΗ20，式中χ值可在I?8范圍內(nèi)任意選擇，實(shí)際生產(chǎn)中取5左右為宜。
【文檔編號(hào)】C01G49/14GK105883993SQ201410548266
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2014年10月14日
【發(fā)明人】樊冠球
【申請(qǐng)人】樊冠球