[发明专利]一种聚硅酸硫酸铁的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于絮凝剂制备技术领域，具体涉及聚硅酸硫酸铁絮凝剂的制备方法。

背景技术

我国自从二十世纪六十年代末在水处理中应用絮凝剂以来，无机絮凝剂就以其低毒、廉价、制备方法相对简单等优点始终占据市场主导地位，最初主要使用的是硫酸铝、氯化铝、氯化铁等第一代无机盐类。八十年代，先后开发并引进了PAC、PFC、PFS等第二代无机絮凝剂。

无机絮凝剂的优点在于它比传统无机盐絮凝剂絮凝效果更优异，而比有机高分子絮凝剂价格更低廉。但是，在形态、聚合度以及相应的凝聚-絮凝效果方面，无机絮凝剂仍处于传统金属盐絮凝剂与有机高分子絮凝剂之间的位置。它的分子量和粒度大小以及絮凝架桥能力仍然比有机高分子絮凝剂差很多，而且还存在进一步水解反应的不稳定性问题。这些主要弱点促使了各种复合型无机絮凝剂的研究和开发。

九十年代，更具有特色的第三代无机絮凝剂-多核无机高分子絮凝剂：PAFC、PAFS、PASi等不断被研制出来，但限于生产成本增加或产品存储稳定性缩短，其商品化产品并不多。目前，在各种水处理中用量最大、使用最广的仍然是利用各种原料和各种工艺生产的PAC和PFS。

实际应用过程中，铝盐絮凝剂的使用会给环境带来二次污染，尤其是活性铝，毒性较大，这在一定程度上限制了聚合铝的使用。目前用于生活饮用水、工业用水、各种工业废水、城镇污水及脱泥水的净化处理较多的是聚合硫酸铁。但是，聚合铁产品稳定性差，聚合几小时至一周内即转为沉淀，絮凝效果较低，不适用于对气田水的处理。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种以铁矿石、工业浓硫酸、工业水玻璃为主要原料，制备得到价格低廉，稳定性好、絮凝效果好，且适用于气田水处理的聚硅酸硫酸铁絮凝剂的新方法。

本发明的目的是这样实现的：一种聚硅酸硫酸铁的制备方法，包含以下步骤：

(1)硫酸铁溶液的制备：

1)将铁矿石研磨成的铁矿粉，在750-900℃条件下煅烧2-3h，冷却备用；

2)取质量百分比浓度为36％-40％的工业硫酸于带有搅拌装置的容器中；称取铁矿石粉加入到所述硫酸溶液中混合；其中铁矿石和硫酸的质量比满足1∶6的要求；

3)再将第2)步混合的铁矿石和硫酸溶液在100℃的恒温条件下，反应2-3h，得到含硫酸铁的酸性溶液，然后经过冷却、过滤得到的硫酸铁溶液；

(2)聚硅酸溶液的制备：在室温下，取质量百分比浓度为20-40％的硫酸溶液备用；称取模数小于3的工业水玻璃，配制SiO₂含量为2-3％的Na₂SiO₃溶液备用；量取所述Na₂SiO₃溶液，慢慢加入到上述准备好的硫酸溶液中，边加入边剧烈搅拌，使PH值达到2-4时停止加入，静置10min后，即可得到聚硅酸溶液；

(3)聚硅酸硫酸铁的制备：将步骤(1)得到的硫酸铁溶液加入到步骤(2)得到的聚硅酸溶液中，进行聚合反应，搅拌，熟化得到聚硅酸硫酸铁；其中，加入的含硫酸铁溶液中铁的物质的量与聚硅酸中硅的物质的量之比为2∶1。

本发明具有如下有益效果：

1、利用铁矿石为原料来制备新一代优质净水剂聚硅酸硫酸铁，是复合型无机高分子絮凝剂，兼有铁盐类和硅酸盐类絮凝剂的特性，具有混凝能力强，矾花大，沉降快的优点，尤其适于气田水的处理；具有优良的净水性能和广泛的应用范围。

2、铁矿石原料价廉易得且对人体无害，生产成本低、产品质量好；而且制备方法简单，操作简单易行。

3、本发明不仅对铁矿石的综合利用提供了一条可行途径，同时为絮凝剂生产提供了一条原料廉价的工艺路线，达到了以废治废的目的，取得了良好的经济效益、社会效益和环境效益。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步说明。

本发明以铁矿石、工业浓硫酸(36％-40％)、硅酸钠(工业水玻璃)为主要原料，以水作为反应溶剂，生产成本低、产品质量好；而且制备方法简单，操作简单易行。

实施例1

步骤一：硫酸铁溶液的制备

称取200g铁矿石研磨成-200目的铁矿粉后，放入马氟炉中在800℃下煅烧2h，冷却后备用。量取100ml质量百分比浓度为40％的硫酸溶液于500ml的带有搅拌装置的四口烧瓶中，称取前述备用的铁矿粉8.17g，加入到所述硫酸溶液中，在100℃下反应2h，冷却过滤后即可得到含硫酸铁的溶液，其中Fe2(SO4)3浓度为0.84mol/L。