[发明专利]一种聚合硫酸铁水处理药剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产聚合硫酸铁的方法，具体涉及采用价格低廉的亚铁盐溶液与臭氧反应，生产附加值更高的聚合铁盐水处理药剂。

背景技术

聚合硫酸铁是一种优质、高效的无机铁盐高分子絮凝剂，具有脱色、除臭、除浊、除油、脱水、去除COD等功能，兼具混凝性能优良、矾花密实、沉降性能好等优点，在工业废水和饮用水给水处理中得到广泛应用。

目前聚合硫酸铁的生产方法主要分为两大类，催化氧化法和直接氧化法。

a.催化氧化法是在硝酸钠、硝酸等催化剂的作用下，利用氧气将亚铁离子氧化成铁离子，铁离子在发生水解和聚合反应后得到聚合硫酸铁。

使用催化氧化法进行聚合硫酸铁的生产，在操作过程中需要控制硫酸的投加量、催化剂的投加量、空气（氧气）投加量、反应温度以及反应时间，操作步骤繁琐，且对生产过程的安全要求较高。

此外，该方法生产周期较长、单位时间产量低，生产过程中外泄的氮氧化物对人体和周围环境污染较大，成品中混杂的亚硝酸钠限制了药剂在饮用给水方面的应用。

b.直接氧化法是利用次氯酸钠、双氧水等药剂的强氧化性，直接将亚铁离子氧化成铁离子，铁离子在发生水解和聚合反应后得到聚合硫酸铁。

直接氧化法中常用到的氧化剂氯酸钠和次氯酸钠在反应过程中带进产品的氯离子，会对不锈钢罐体、管道产生腐蚀，因而在生产时需要特别注意成品的贮存和运输设施的材质。

氧化剂如氯酸钠和双氧水的市场价格为5000元/吨、1500元/m³，药剂的使用成本也较高。

发明内容

本发明的目的在于选用廉价的化学药剂亚铁盐水溶液和臭氧发生氧化还原反应，提供一种更简单、安全、可靠的聚合硫酸铁生产工艺，克服现有生产工艺的缺点，提高经济效益，最终达到经济与环保的双重目的。

为了达到发明目的，本发明所使用的还原性亚铁盐药剂为硫酸亚铁，即配置硫酸亚铁溶液作为生产原液。在经过臭氧氧化后，亚铁离子变成三价铁离子，再经水解和聚合后得到聚合硫酸铁，可以作为水处理剂，其经济附加值得到提高。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种聚合硫酸铁水处理药剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）配置硫酸亚铁的酸性水溶液：控制七水硫酸亚铁和硫酸的物质的量比在1:（0.44~0.45）范围内，配置成水溶液，其中硫酸亚铁的质量占总溶液质量的10~20%；

（2）向上述水溶液中通入含臭氧气体，至少反应0.5h，三价铁离子在经过水解、聚合后，即得到聚合硫酸铁水处理药剂。

优选地，步骤（2）所述反应时间为1~1.5h。

优选地，步骤（2）所述反应在常压下进行，且溶液无需加热。

反应方程式为：

2FeSO₄+H₂SO₄+O₃→Fe₂(SO₄)₃+H₂O+O₂

Fe₂(SO₄)₃+nH₂O→Fe₂(OH)_n(SO₄)_3-n/2+0.5nH₂SO₄

m[Fe₂(OH)_n(SO₄)_3-n/2]→[Fe₂(OH)_n(SO₄)_3-n/2]_m

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1.本发明可以采用臭氧机产生的臭氧气体与硫酸亚铁溶液混合、反应；通过连续投加或间隙投加硫酸亚铁溶液的方式，连续地，或间隙地排出含有聚合铁盐水溶液的产品，同时维持生产装置对臭氧的吸收能力；被吸收臭氧后的尾气，达到排放标准后，直接外排；生产过程中只需要控制含臭氧气体的输入和排出以及硫酸亚铁溶液的输入和聚合硫酸铁产品的排出，操作简便、生产安全。

2.臭氧作为氧化剂，无需投加额外催化剂，反应时不会生成其他对人体或设备有害的杂质或副产物。

3.整个反应不需要对溶液进行加热，常压下即可进行，反应0.5h时亚铁离子转化率可达50%以上，反应快，生产效率高。