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环保型聚合硫酸铁生产工艺的制作方法

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  本发明涉及一种环保型聚合硫酸铁生产工艺,具体涉及一种环保低排放的聚合硫酸铁生产工艺,属于危险废物处理技术领域。

  聚合硫酸铁(Poly ferric sulfate 简称PFS)是70年代国外开发的一种新型无机高分子混凝剂,与常用的混凝剂三氯化铁、硫酸铝以及碱式氯化铝相比,它有许多明显的优点。如净水过程中的生成矾花大、强度高、沉降快;在污水处理时对某些重金属离子及COD、色度、恶臭等均有显著的去除效果,对处理水pH值适应范围广(pH =4~11);且PFS溶液对设备的腐蚀性小,因此许多国家都在研制和应用PFS。

  1974年日本铁矿业株式会社首先取得制备聚合硫酸铁的专利。该技术是以硫酸亚铁和硫酸为原料,以亚硝酸钠为催化剂经17小时空气氧化,最终可得到棕色聚合硫酸铁溶液。该工艺有一定的缺陷,如合成过程中产生的废气必须利用其他设备加以处理,反应时间过长,不利于生产等。此后日本及我各大研究院和应用型企业等对此工艺提出了大量的改进方法,并相继投入生产,取得了良好的经济效益和社会效益。

  目前国内多采用反应釜法生产聚合硫酸铁,该工艺存在反应周期长,设备腐蚀严重、日常维修任务重等缺陷。

  本发明的目的在于克服上述不足之处,提供一种环保型聚合硫酸铁生产工艺,其转化率高,废气排放少,生产效能高,对环境较为友好。

  (1)废硫酸液的取得:取质量浓度为5%-8%的废硫酸液通过硫酸计量泵泵入废硫酸液池,废硫酸液池加盖,沉淀20-28h,产生的酸雾收集后进入酸雾吸收塔处理;

  (2)预溶:在搅拌罐内加入水,通入蒸汽,直至搅拌罐内水温达到40-50℃,将FeSO4·7H2O添加入搅拌罐中,持续通过蒸汽,并搅拌进行预溶,时间为0.4-0.6h;所述搅拌罐为敞开式,FeSO4·7H2O为晶体,产生的游离酸在溶解过程中通过无组织排放;

  (3)混合:将步骤(1)废硫酸池中的废硫酸液由耐酸泵泵入搅拌罐,并开启搅拌器使得FeSO4·7H2O在废硫酸液中充分混合,其中,硫酸亚铁与废硫酸溶液的投加摩尔比为1:0.4-0.43,搅拌时间为5-10分钟,搅拌均匀后的溶液泵入反应釜进行反应;

  (4)反应:在反应釜内通入蒸汽、氧气和质量浓度为18%-22%的催化剂亚硝酸钠溶液以及助催化剂NaI,其中助催化剂与催化剂的质量比为0.04-0.17,催化剂的加入量为FeSO4·7H2O质量的4%-6%;反应过程中温度控制为68-72℃,压力为0.1mPa以下,反应时间为2-2.5h,得到产品聚合硫酸铁。

  所述反应时间为3.5-4h,反应完成后所得溶液态的聚合硫酸铁泵入聚合硫酸铁成品池内作为成品。

  步骤(2)和(3)的反应容器上均设有排气阀,所有排气阀均与排气主管连通,排气阀排放废气进入排气主管,随后进入酸雾吸收塔通过碱喷淋中和,最后通过15-18m高排气筒外排。

  步骤(4)所述反应釜内设有喷淋装置,所述喷淋装置设置于氧气入口处,步骤(3)所得溶液及催化剂和助催化剂均通过喷淋装置喷入反应釜中进行混合反应。

  本发明的有益效果:本发明采用工业废硫酸作为原料,反应过程中的废硫酸转化率能够达到99%以上,制备得到能够净化污水的水处理剂聚合硫酸铁;整个过程中排放废气量少,环保有效,使得工业废硫酸进行有效的再利用,进一步降低了成本,提高了产值。

  (1)废硫酸液的取得:取质量浓度为5%-8%的废硫酸液通过硫酸计量泵泵入废硫酸液池,废硫酸液池加盖,沉淀20h,产生的酸雾收集后进入酸雾吸收塔处理;

  (2)预溶:在搅拌罐内加入水,通入蒸汽,直至搅拌罐内水温达到40℃,将FeSO4·7H2O添加入搅拌罐中,持续通过蒸汽,并搅拌进行预溶,时间为0.4h;所述搅拌罐为敞开式,FeSO4·7H2O为晶体,产生的游离酸在溶解过程中通过无组织排放;

  (3)混合:将步骤(1)废硫酸池中的废硫酸液由耐酸泵泵入搅拌罐,并开启搅拌器使得FeSO4·7H2O在废硫酸液中充分混合,其中,硫酸亚铁与废硫酸溶液的投加摩尔比为1:0.4,搅拌时间为10分钟,搅拌均匀后的溶液泵入反应釜进行反应;

  (4)反应:在反应釜内通入蒸汽、氧气和质量浓度为18%的催化剂亚硝酸钠溶液以及助催化剂NaI,其中助催化剂与催化剂的质量比为0.04-0.17,催化剂的加入量为FeSO4·7H2O质量的4%;反应过程中温度控制为68℃,压力为0.1mPa以下,反应时间为2h,得到产品聚合硫酸铁。

  所述反应时间为3.5h,反应完成后所得荣业态的聚合硫酸铁泵入聚合硫酸铁成品池内作为成品。

  步骤(2)和(3)的反应容器上均设有排气阀,所有排气阀均与排气主管连通,排气阀排放废气进入排气主管,随后进入酸雾吸收塔通过碱喷淋中和,最后通过15-18m高排气筒外排。

  步骤(4)所述反应釜内设有喷淋装置,所述喷淋装置设置于氧气入口处,步骤(3)所得溶液及催化剂和助催化剂均通过喷淋装置喷入反应釜中进行混合反应。

  (1)废硫酸液的取得:取质量浓度为5%-8%的废硫酸液通过硫酸计量泵泵入废硫酸液池,废硫酸液池加盖,沉淀28h,产生的酸雾收集后进入酸雾吸收塔处理;

  (2)预溶:在搅拌罐内加入水,通入蒸汽,直至搅拌罐内水温达到50℃,将FeSO4·7H2O添加入搅拌罐中,持续通过蒸汽,并搅拌进行预溶,时间为0.6h;所述搅拌罐为敞开式,FeSO4·7H2O为晶体,产生的游离酸在溶解过程中通过无组织排放;

  (3)混合:将步骤(1)废硫酸池中的废硫酸液由耐酸泵泵入搅拌罐,并开启搅拌器使得FeSO4·7H2O在废硫酸液中充分混合,其中,硫酸亚铁与废硫酸溶液的投加摩尔比为1: 0.43,搅拌时间为10分钟,搅拌均匀后的溶液泵入反应釜进行反应;

  (4)反应:在反应釜内通入蒸汽、氧气和质量浓度为22%的的催化剂亚硝酸钠溶液以及助催化剂NaI,其中助催化剂与催化剂的质量比为0.17,催化剂的加入量为FeSO4·7H2O质量的6%;反应过程中温度控制为72℃,压力为0.1mPa以下,反应时间为2.5h,得到产品聚合硫酸铁。

  所述反应时间为4h,反应完成后所得荣业态的聚合硫酸铁泵入聚合硫酸铁成品池内作为成品。

  步骤(2)和(3)的反应容器上均设有排气阀,所有排气阀均与排气主管连通,排气阀排放废气进入排气主管,随后进入酸雾吸收塔通过碱喷淋中和,最后通过15-18m高排气筒外排。

  步骤(4)所述反应釜内设有喷淋装置,所述喷淋装置设置于氧气入口处,步骤(3)所得溶液及催化剂和助催化剂均通过喷淋装置喷入反应釜中进行混合反应。

  (1)废硫酸液的取得:取质量浓度为5%-8%的废硫酸液通过硫酸计量泵泵入废硫酸液池,废硫酸液池加盖,沉淀24h,产生的酸雾收集后进入酸雾吸收塔处理;

  (2)预溶:在搅拌罐内加入水,通入蒸汽,直至搅拌罐内水温达到45℃,将FeSO4·7H2O添加入搅拌罐中,持续通过蒸汽,并搅拌进行预溶,时间为0.5h;所述搅拌罐为敞开式,FeSO4·7H2O为晶体,产生的游离酸在溶解过程中通过无组织排放;

  (3)混合:将步骤(1)废硫酸池中的废硫酸液由耐酸泵泵入搅拌罐,并开启搅拌器使得FeSO4·7H2O在废硫酸液中充分混合,其中,硫酸亚铁与废硫酸溶液的投加摩尔比为1:0.42,搅拌时间为8分钟,搅拌均匀后的溶液泵入反应釜进行反应;

  (4)反应:在反应釜内通入蒸汽、氧气和质量浓度为20%的的催化剂亚硝酸钠溶液以及助催化剂NaI,其中助催化剂与催化剂的质量比为0.1,催化剂的加入量为FeSO4·7H2O质量的5%;反应过程中温度控制为70℃,压力为0.1mPa以下,反应时间为2.3h,得到产品聚合硫酸铁。

  所述反应时间为3.7h,反应完成后所得溶液态的聚合硫酸铁泵入聚合硫酸铁成品池内作为成品。

  步骤(2)和(3)的反应容器上均设有排气阀,所有排气阀均与排气主管连通,排气阀排放废气进入排气主管,随后进入酸雾吸收塔通过碱喷淋中和,最后通过15-18m高排气筒外排。

  步骤(4)所述反应釜内设有喷淋装置,所述喷淋装置设置于氧气入口处,步骤(3)所得溶液及催化剂和助催化剂均通过喷淋装置喷入反应釜中进行混合反应。