[发明专利]一种高盐基度聚合硫酸铁的连续制备系统及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机高分子絮凝剂生产技术领域，尤其涉及一种高盐基度聚合硫酸铁的连续制备系统及制备方法。

背景技术

聚合硫酸铁(PFS，[Fe₂(OH)_n(SO₄)_3-n/2]_m，n>2，m<10)是一种新型、优质、高效的铁盐类无机高分子絮凝剂。由于具有吸附絮凝性强、用量少、不含铝及重金属离子等有害物质等优势，同时脱色、脱油、脱水、除菌、除臭、去COD、BOD等功效显著，因此，聚合硫酸铁被广泛用于工业废水、城市污水、生活用水的净化处理。

制备聚合硫酸铁的原料主要为硫酸亚铁和硫酸，制备方法包括直接氧化法和催化氧化法。无论使用哪种方法，硫酸和硫酸亚铁都需要经过氧化、水解和聚合三个步骤(洪金德.净水剂聚合硫酸铁的制备.化工进展，2001，3：33-35.)：

氧化：

水解：

聚合：mFe₂(OH)_n(SO₄)_3-n/2→[Fe₂(OH)_n(SO₄)_3-n/2]_m

PFS的性能指标包括pH(1％，Sol.)、密度、盐基度(B，OH/Fe摩尔比)、全铁含量、还原性物质含量等，其中，盐基度则是一个相对重要的指标，表明铁离子的水解程度，一般而言，B值越高絮凝效果越好(解立平，徐向荣，曾凡.聚合硫酸铁盐基度与絮凝性能关系的研究.工业水处理，2001，21(1)：26-28.)。我国国标GB14591-2006规定水处理剂聚合硫酸铁盐基度必须达到8％以上。

此外，通过国内外数据库搜索，发现现有的PFS制备过程一般是间歇操作模式，存在着需要装料和卸料等辅助操作、产品质量不易稳定、操作复杂、产量低等缺点。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种高盐基度聚合硫酸铁的连续制备系统及方法，所要解决的技术问题在于制备出高盐基度的产品，同时实现连续操作，并保证产品质量稳定。

本发明解决技术问题，采用如下技术方案：

本发明高盐基度聚合硫酸铁的连续制备系统，包括：膜堆、阳电极、阴电极、电解液进样装置、酸溶液生成装置、PFS生成装置、PFS存储装置、反应液存储装置与电源；

所述阴电极与所述电源的负极相连；所述阳电极与所述电源的正极相连；

所述阴电极和所述阳电极分别设置于所述膜堆的两边；

所述膜堆内部形成有阴极室、阳极室、酸室、反应室四种隔室；

所述电解液进样装置的出口与所述阳极室进料口相连，所述阳极室的出料口与所述阴极室进料口相连，所述阴极室出料口与所述电解液进样装置的进口相连，构成电解液的循环回路；

所述酸溶液生成装置的出口与所述酸室进料口相连，所述酸室出料口与所述酸溶液生成装置的进口相连，构成酸溶液的循环回路；

所述PFS生成装置的出口与所述反应室进料口相连，所述反应室出料口与所述PFS生成装置的进口相连，构成PFS的循环回路；

所述反应液存储装置的出口与所述PFS生成装置的进口相连；

所述PFS生成装置的出口与所述PFS存储装置的进口通过溢流方式相连。

优选的，所述膜堆由阴离子交换膜、塑料隔网、橡胶垫片、双极膜依次交替间隔排列构成，且靠近阳电极和阴电极的均为阴离子交换膜，阳电极与相邻的阴离子交换膜之间形成阳极室，阴电极与相邻的阴离子交换膜之间形成阴极室；在阳极室和阴极室之间由交替排列的阴离子交换膜和双极膜构成一个或多个酸室和反应室的重复单元。

优选的，还包括夹紧装置，所述夹紧装置用于固定所述阴电极、阳电极和膜堆；

优选的，所述膜堆内部酸室和反应室之间以阴离子交换膜为间隔实现离子交换，反应室和与其相邻的下一重复单元的酸室之间以双极膜为间隔。

本发明还提供了一种高盐基度聚合硫酸亚铁的连续制备方法，是采用上述的连续制备系统，包括如下步骤：

将强电解质溶液通过电解液进样装置输送到膜堆阳极室与阴极室中；

将酸溶液通过酸溶液生成装置输送到膜堆酸室中；