[发明专利]高铁酸盐现场制备工艺及其系统

说明书

本发明涉及废水及饮用水的处理，特别涉及现场制备多功能水处理剂高铁酸盐的新工艺及其系统。

高铁酸盐是六价铁的化合物，其化学式为MFeO₄(M：碱金属或碱土金属)，常见化合物有高铁酸钾(K₂FeO₄)、高铁酸钠(Na₂FeO₄)。由于高铁酸盐特殊的化学性质，它在水处理过程中有很高的应用价值，是一种集消毒、氧化、絮凝、吸附以及助凝为一体的、无毒副作用的高效多功能水处理化学药剂，具有重要的研究开发和推广应用前景。

高铁酸盐作为高效水处理药剂应用的关键是其稳定产品的合成，但迄今还没有获得理想结果。目前高铁酸盐的制备方法有三种：(1)次氯酸盐氧化法；(2)热融法；(3)电解法。由于次氯酸盐氧化法和热融法制备过程复杂，操作过程较难控制，加之高铁酸盐氧化性很强，易于分解，当今学者倾向于发展其现场制备工艺，电解法是此类工艺的代表。美国专利1984年4435256、4435257公开了用电解法制备高铁酸盐的工艺方法。但是，该电解法仍存在以下缺点：

a、产物浓度低。Na₂FeO₄碱性饱和溶液浓度约为20g/l，目前绝大多数结果都低于5g/l，远未达到饱和。 

b、电流效率低且不稳，操作稳定性差。多数条件下电流效率低于50％，且最高电流效率很难稳定保持，易受电势、电流密度、温度等因素的影响。

c、整个电解过程对设备及原料的要求较严。如必须使用特殊性能的膜，原料中的还原性杂质必须严格排除等。由于以上原因，现有电解装置均为实验室规模。

本发明的目的在于制备高浓度的高铁酸盐，开发一种高铁酸盐现场制备的新工艺及其制备系统。

本发明的技术解决方案是这样实现的：

本发明的制备工艺是：在隔膜电解槽(1)中电解饱和食盐溶液，阳极(2)生成的氯气被水射器(11)吸入，并与来自回流水槽(13)的Fe(OH)₃混合，在环流反应器(8)内进行充分的反应；在阴极(4)区得到的NaOH溶液可通过管道送入回流槽(13)参与配制料液。环流反应器(8)中逸出的氯气用管道(20)送入回流水槽(13)，被回流水槽(13)中的Fe(OH)₃溶液所吸收；环流反应器(8)中的反应混合液经管道(19)回流至回流水槽(13)，再通过泵(12)、流量计(9)进入环流反应器(8)中，经多次循环回流，直至得到规定浓度的高铁酸盐溶液，从回流水槽(13)中排出。

料液配制中FeCl₃的投放量10～40g/l。

Cl₂与Fe(OH)₃反应时，NaOH浓度为5～14mol/l。

该工艺中所使用的氯气可以是电解制得的，也可由氯气瓶提供。

在上述技术方案中，回流水槽(13)既是Fe(OH)₃料液配制槽，又是高铁酸盐产物的中间收集槽和最终出料槽。

上述现场制备工艺的制备系统：主要是由隔膜电解槽(1)、环流反应器(8)、流量计(9)、水射器(11)、泵(12)和回流水槽(13)等组成。隔膜电解槽(1)内安装有阳极(2)、隔膜(3)及阴极(4)。该电解槽(1)阳极室的上端设有气体出口，该出口通过气体管道(7)与水射器(11)的进气口(25)相连，该电解槽(1)阴极室的下端设有溶液出口，通过管道(22)阀门(16)与回流水槽(13)相连。环流反应器(8)主要包括内环管(24)、外环管、(23)和水射器(11)；环流反应器(8)底板(26)上固定有水射器(11)，其顶盖(28)上设有排气管(29)，上端设有排液口(27)，该排液口(27)通过管道(19)与回流水槽(13)相连，排气管(29)通过管道(20)与回流水槽(13)底部相连；回流水槽(13)底部设有溶液循环口，通过泵(12)、流量计(9)与水射器(11)下端相连，该回流水槽(13)还安装有排液阀门(21)。

环流反应器(8)的外环管(23)直径是D_R，内环管(24)的直径是D_E，内环管的高度是L；内环管的直径与外环管的直径其比例为D_E/D_R＝0.5～0.8，内环管的高度与外环管的直径其比例为L/D_R＝2～5。