一種聚合氯化鐵淨水劑及其製備方法和應用的製作方法

2023-05-14 02:58:01 2

專利名稱：一種聚合氯化鐵淨水劑及其製備方法和應用的製作方法
技術領域：
本發明屬於鋼鐵行業環保技術處理領域，特別涉及一種利用鋼鐵廠酸洗 清洗水鹼中和壓濾脫水後的氫氧化鐵汙泥製備聚合氯化鐵淨水劑的方法。
背景技術：
鋼材表面都有一層氧化皮， 一般是由Fe203、 Fe304或FeO構成的。因 此，在鋼鐵製品深加工過程中，經常需要使用鹽酸或硫酸進行鋼材表面的酸 洗以除去各種鐵氧化物。酸洗到一定程度之後，鋼材表面需用冷水和熱水清 洗，徹底除去酸洗工藝殘留於鋼材表面的酸液，以備鋼材後續深加工應用。 在上述鋼材表面處理過程中利用鹽酸或硫酸酸洗會產生一種含鐵廢酸，被國 家環保部界定為危險廢物HW34廢酸，該含鐵廢酸需要有資質單位專業回收 處理或處置。在清洗工段產生的則是普通低濃度酸性廢水，該酸性廢水還有 微量鹽酸或硫酸及少量的亞鐵離子，酸性廢水現有處理工藝一般通過添加廉 價石灰中和一曝氣氧化一壓濾機脫水處理得到氫氧化鐵汙泥及可回用的清 水。氫氧化鐵汙泥往往被送往城市垃圾廠填埋作為最終處置方式，這不僅要 向填埋廠交納固體廢物處置費、運輸費，而且浪費了大量的鐵資源。發明人 結合自身多年的資源化研究成果，創造性提出利用鋼材酸洗廠氫氧化鐵汙泥
製備聚合氯化鐵淨水劑工藝技術方法，充分利用了鋼鐵酸洗工藝清洗水鹼中 和汙泥中鐵資源，真正實現廢物變廢為寶，具有很好的經濟效益、社會效益 和環境效益。
關於聚合氯化鐵製備己有許多專利如CN99102960.7、 CN200510101065.6、CN99102959.3、CN200810032157.7、CN200710057281.4、 CN200710056853.7等以及大量的文獻報導，然而這些專利和文獻報導均為 傳統聚合氯化鐵製備工藝，利用鋼鐵酸洗工藝清洗水鹼中和氫氧化鐵汙泥酸 溶一步法製備聚合氯化鐵淨水劑工藝技術卻未見報導。

發明內容
針對製備聚合氯化鐵淨水劑現有技術中存在生產工藝複雜、需添加價格昂貴的催化氧化劑、生產原料價格高等缺點，本發明的首要目的在於提供一
種利用鋼鐵廠酸洗清洗水鹼中和壓濾脫水後的氫氧化鐵汙泥和鹽酸為原料
製備液體聚合氯化鐵淨水劑的方法。
本發明的又一目的在於提供一種上述方法製備的聚合氯化鐵淨水劑。 本發明的再一 目的在於提供上述聚合氯化鐵淨水劑的應用。 本發明的目的通過下述技術方案實現 一種製備聚合氯化鐵淨水劑的方
法，包括以下操作步驟
(1) 物料投配將質量百分比濃度為15% 35%的鹽酸溶液投入配備酸
霧回收淨化系統的耐酸反應池，利用蒸汽將鹽酸溶液加熱至35 95'C，在攪 拌條件下連續加入氫氧化鐵汙泥；所述氫氧化鐵汙泥與鹽酸溶液的質量比為 1: 1 1: 5;
(2) 強制酸溶聚合反應在80 11(TC下保溫，在攪拌條件下進行聚合 反應3 6h;
(3) 靜置熟化靜置熟化，得到液體聚合氯化鐵淨水劑。
步驟(1)所述氫氧化鐵汙泥取自鋼鐵廠酸洗清洗水鹼中和壓濾脫水後 的氫氧化鐵汙泥。
步驟(1)和步驟(2)所述攪拌的速度為50 350r/min。
步驟(1)所述氫氧化氫氧化鐵汙泥中三價鐵離子質量百分含量25% 45%，亞鐵離子質量百分含量<0.01%。
步驟(3)所述靜置熟化的時間為24 72h。
一種根據上述方法製備的聚合氯化鐵淨水劑。
上述的聚合氯化鐵淨水劑可應用於自來水廠河水淨化處理、城市汙水處 理廠綜合汙水混凝沉澱預處理，可以顯著降低水質的濁度、色度、懸浮物、 溶解性有機物CODcr。
本發明的原理鹽酸與氫氧化鐵汙泥在加熱條件下酸溶反應生成三氯化 鐵的方程式
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三氯化鐵與氫氧化鐵汙泥在加熱條件下強制聚合生成聚合氯化鐵的化
學反應式formula see original document page 4
本發明相對現有技術具有如下的優點及有益效果
(1 )本發明利用鋼鐵酸洗廠清洗水鹼中和壓濾脫水後的氫氧化鐵汙泥和鹽酸溶液為生產原料；氫氧化鐵汙泥為幫助鋼鐵酸洗廠處理固體廢物的項 目，因此可以收取鋼鐵酸洗廠一定量服務費，即製備聚合氯化鐵淨水劑鐵原 料不僅不用花錢還可以收費，降低了藥劑製造成本，也節省廢水處理及汙泥 脫水用藥劑成本，並有利於聚合氯化鐵淨水劑的推廣應用。
(2) 利用氫氧化鐵汙泥中鐵製備聚合氯化鐵淨水劑，為氫氧化鐵汙泥處 置提供了新的工藝技術，屬於廢物再利用，真正實現了變廢為寶的目的，實 現鋼材廠廢物資源化及綜合循環利用，有利於更好推進清潔生產。
(3) 本發明所用原料只含有微量的亞鐵離子，因此無需添加價格昂貴的 催化氧化劑將亞鐵離子氧化為高價鐵離子，再次節省了產品製造成本。
(4) 本發明的聚合促進劑即為氫氧化鐵汙泥。
(5) 本發明工藝簡單，操作簡單，通過控制好物料配比即可在同一個耐 酸反應池中完成酸溶聚合反應，製備混凝絮凝性能優良的聚合氯化鐵淨水 劑。
(6) 氫氧化鐵汙泥活性高，主要成分為氫氧化鐵及水，能夠99.9%溶出， 因此酸溶聚合反應後溶液無需壓濾工藝，經靜置熟化調整含量即得到成品液 體聚合氯化鐵淨水劑。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明作進一步詳細的描述，但發明的實施方式不限 於此。
實施例1
稱取質量百分比濃度為20%的鹽酸溶液220質量份置於配備酸霧回收 淨化系統的耐酸反應池，先將鹽酸溶液利用蒸汽預熱到5CTC，在轉速為 150r/min強烈攪拌條件下加入IOO質量份三價鐵離子質量百分含量為25 %的 氫氧化鐵汙泥；保溫98'C，在轉速為50r/min攪拌條件下條件反應5h;靜置 熟化24h，得到鹽基度為11.5%的液體聚合氯化鐵淨水劑產品。
實施例2
稱取質量百分比濃度為15%的鹽酸溶液500質量份置於配備酸霧回收 淨化系統的耐酸反應池，先將鹽酸溶液利用蒸汽預熱到65°C，在轉速為 250r/min強烈攪拌條件下加入100質量份三價鐵離子質量百分含量為35 %的 氫氧化鐵汙泥，保溫105'C，在轉速為350r/min攪拌條件下反應3h，靜置熟化36h，得到鹽基度7.2%液體聚合氯化鐵淨水劑產品。 實施例3
稱取質量百分含量為35%鹽酸溶液330份置於配備酸霧回收淨化系統 的耐酸反應池，先將鹽酸溶液利用蒸汽預熱到35°C，在轉速為350r/min強 烈攪拌條件下加入100份三價鐵離子質量百分含量為40%的氫氧化鐵汙泥， 保溫110'C，在轉速為250r/min攪拌條件下反應4h，靜置熟化72h，得到鹽 基度18.4%液體聚合氯化鐵淨水劑產品。
實施例4
稱取質量百分比濃度為25%的鹽酸溶液100質量份置於配備酸霧回收 淨化系統的耐酸反應池，先將鹽酸溶液利用蒸汽預熱到95'C，在轉速為 50r/min強烈攪拌條件下加入100質量份三價鐵離子質量百分含量為45 %的 氫氧化鐵汙泥；保溫8(TC，在轉速為150r/min攪拌條件下反應6h;靜置熟 化55h，得到鹽基度為11.5%的液體聚合氯化鐵淨水劑產品。
實施例5
利用本發明實施例1所得液體聚合氯化鐵淨水劑淨化處理自來水廠的河 水所用攪拌設備為六聯混凝實驗專用攪拌器，待處理水樣為西江河水，pH =7.06，濁度NTl^8度。
取待處理水樣1000ml注入1L玻璃燒杯，在在轉速為350r/min激烈快 速攪拌條件下加入本發明液體聚合氯化鐵淨水劑0.05mL，此過程持續30s， 然後進入50r/min慢攪拌反應5min，即有大量絮狀物生成，靜置沉澱15min， 取上清液測pH二7.05，剩餘濁度NTU二0.06度。
實施例6
利用本發明實施例1所得液體聚合氯化鐵淨水劑處理城市汙水處理廠原 水所用攪拌設備為六聯混凝實驗專用攪拌器，待處理水樣為城市汙水廠原 水，pH=6.94，濁度NTLN38度，CODcr=210.5mg/L。
取待處理水樣1000ml注入1L玻璃燒杯，在轉速為350r/min激烈快速 攪拌條件下加入本發明液體聚合氯化鐵淨水劑O.lmL，此過程持續30s，然 後進入50r/min慢攪拌反應5min，即有大量絮狀物生成，靜置沉澱15min，取上清液測pH=6.92，剩餘濁度NTU二2度，CODcr=101.8mg/L。
上述製備實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式並不受 上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改 變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的 保護範圍之內。
權利要求
1、一種製備聚合氯化鐵淨水劑的方法，其特徵在於包括以下操作步驟(1)物料投配將質量百分比濃度為15％～35％的鹽酸溶液置於耐酸反應池中，利用蒸汽加熱鹽酸溶液至35～95℃，在攪拌條件下連續加入氫氧化鐵汙泥；所述氫氧化鐵汙泥與鹽酸溶液的質量比為1∶1～1∶5；(2)強制酸溶聚合反應在80～110℃下保溫，在攪拌條件下進行聚合反應3～6h；(3)靜置熟化靜置熟化，得到液體聚合氯化鐵淨水劑。
2、 根據權利要求l所述的，其特徵在於歩驟(1)所述氫氧化鐵汙泥取自鋼鐵廠酸洗清洗水鹼中和壓濾脫水後的氫氧化鐵汙泥。
3、 根據權利要求l所述的，其特徵在於步驟(1)所述攪拌的速度為 50 350r/min;步驟(2)所述攪拌的速度為50 350r/min。
4、 根據權利要求l所述的，其特徵在於步驟(1)所述氫氧化氫氧化 鐵汙泥中三價鐵離子質量百分含量為25。％ 45%，亞鐵離子質量百分含量 <0.01%。
5、 根據權利要求l所述的，其特徵在於步驟(3)所述靜置熟化的時間為24 72h。
6、 一種根據權利要求1 5任一項所述方法製備的聚合氯化鐵淨水劑。
7、 根據權利要求6所述的聚合氯化鐵淨水劑應用於自來水廠河水淨化 處理或城市汙水處理廠綜合汙水混凝沉澱預處理。
全文摘要
本發明公開了一種聚合氯化鐵淨水劑及其製備方法和應用。該方法包括步驟(1)物料投配將鹽酸溶液加熱至35～95℃，攪拌下連續加入氫氧化氫氧化鐵汙泥；所述氫氧化氫氧化鐵汙泥與鹽酸溶液的質量比為1∶1～1∶5；(2)強制酸溶聚合反應在80～110℃下保溫，攪拌條件下進行聚合反應3～6h；(3)靜置熟化靜置熟化24～72h，得到聚合氯化鐵淨水劑。本發明利用鋼鐵酸洗廠清洗水鹼中和壓濾脫水後的氫氧化鐵汙泥和鹽酸溶液為原料製備聚合氯化鐵淨水劑，實現鋼材廠廢物資源化及綜合循環利用，成本低廉，工藝簡單。
文檔編號C02F1/52GK101671054SQ200910192770
公開日2010年3月17日 申請日期2009年9月28日 優先權日2009年9月28日
發明者唐啟紅, 李明玉, 董申偉 申請人:暨南大學