从钢铁酸洗废液制备聚合氯化铁及其应用研究
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表 1 pH 值对产品的影响
编号
1 2 3 4
pH 值
0. 5～ 1. 0 1. 0～ 1. 5 1. 5～ 2. 0 2. 0～ 2. 5
产品粘度 (m Pa. s) 18. 9 18. 2 14. 1 12. 0
产品性能
絮凝性能好、贮存稳定性好 絮凝性能好、贮存稳定性好 絮凝性能差、贮存稳定性差 絮凝性能差、贮存稳定性差
方法. 第 3 版. 北京: 中国环境科学出版社, 1989.
V o l. 25 N o. 12
Chongqing Environm en ta l Science s
Abstracts 209
safety and stab ility is a focu s of resea rch and it can be eva lua t2 ed by the w a ste dam πs acco rd ing to the accep ted theo ry of the eng ineering m echan ics. T he po ssib le com p rehen sive sm a llest inner2friction ang le is ob ta ined by ana lyzing the stab le slop e of the landfill and is u sed to ca lcu la te the po ten tia l fo rce p roduced by w a ste body on w a ste dam in th ree typ ica l sta tes, w h ich can be u sed to estim a te dam s stab ility. Tw o fo rm u la s and a series of m ethod s tha t is va luab le fo r con struction of th is k ind of landfill is p ropo sed to eva lua te the safety and stab ility of m u2 n icip a l so lid w a ste landfill in va lley.
聚合氯化铁 (PFC) 是近年发展的一种无机高分子絮凝剂, 属无毒净水剂。与传统的絮凝剂如三氯化铁、硫酸铝、聚合硫酸 铁 (PFS) 以及碱式氯化铝等相比, 研究发现聚合氯化铁的絮凝 性能优于 PFS 和 FeC l3, 对低温水处理的优越性更明显, 但聚合 氯化铁产品的稳定性差[1- 3]。 因此, 研究稳定聚合氯化铁的合 成工艺对聚合氯化铁产品的商品化就显得十分重要和迫切。 聚合氯化铁的生产按氧化方式的不同可分两大类: (1) 催 化氧化法即在催化剂 (如 N aNO 2、HNO 3 等) 的作用下, 利用空 气或氧气将亚铁离子氧化为铁离子, 同样经水解和聚合而得到 聚合氯化铁; (2) 直接氧化法即采用强氧化剂 (如 H 2O 2、N aC lO 3 等) 直接将亚铁离子氧化成铁离子, 再经水解和聚合而得到聚 合氯化铁。但催化氧化法因为需要较高的温度和较高的反应压 力, 工业化生产中需用纯氧作氧化剂, 若用空气作氧化剂, 虽然 成本低, 但氧化反应时间长, 而且需要安装废气 (NO x 等) 净化 处理装置, 导致工艺流程繁琐, 对设备的要求较高和投资较大。 由于我国不少钢铁加工单位使用盐酸酸洗工艺, 这部分废酸目 前尚未得到充分利用, 通常是将废酸与铁屑反应制备三氯化铁 溶液。 虽然三氯化铁溶液是一种非常好的混凝剂, 但由于该溶 液中含有大量的游离酸, 在使用中对设备的腐蚀严重, 从而使 三氯化铁溶液的应用范围受到较大的限制。而聚合氯化铁溶液 中含有大量的聚合阳离子, 可以高效率发挥混凝作用, 同时聚 合氯化铁溶液具有一定的盐基度, 其酸性低于三氯化铁溶液, 腐蚀性相对来讲较弱, 因此是一种较理想的混凝剂。 因而我们 采用钢铁盐酸酸洗废液和废铁屑为原料, 并加入一定量的稳定 剂, 采用氯酸钠氧化法合成了稳定的聚合氯化铁溶液, 有效降 低了聚合氯化铁的生产成本, 其研究成果具有较大的推广和应 用价值。
置 30m in, 吸取上层清液, 测定处理前后各项指标如表 2 所示。 由表 2 可知, 聚合氯化铁 (PFC) 的处理效果明显优于市售聚合 硫酸铁 (PFS) 及 FeC l3。
表 2 对炼油厂废水处理对比效果
被处理废水
COD
脱色
COD 去除率 色度 去除率 pH (g m 3) (% ) (倍) (% )
第 25 卷 第 12 期
重 庆 环 境 科 学
2003 年 12 月
从钢铁酸洗废液制备聚合氯化铁及其应用研究
曾小君, 徐肖邢
(常熟理工学院应用化学研究所, 江苏常熟 215500)
摘 要: 以钢铁酸洗废液和废铁屑为原料, 测定了 Fe3+ 和 Fe2+ 含量, 把过量的废铁屑加入钢铁酸洗废液中, 使整个溶液还原成氯化 亚铁溶液。采用氯酸钠氧化法, 在 (60～ 70) ℃范围内经氧化、水解、聚合, 然后加入一定量的稳定剂制得聚合氯化铁 (PFC) 溶液, 讨论了影 响聚合反应的主要因素。 对炼油厂废水进行处理, 合成的聚合氯化铁的处理效果明显优于市售聚合硫酸铁和三氯化铁。 关键词: 钢铁酸洗废液; 氯酸钠氧化法; 聚合氯化铁; 废水处理 中图分类号: X781 文献标识码: A 文章编号: 1001- 2141 (2003) 12- 0034- 02
4 参考文献
1 李风亭, 刘遂庆. 无机高分子混凝剂聚合氯化铁的合成方法. 工业水 处理, 1999, 19 (6) : 26～ 27.
2 吴宇峰, 周坤坪, 唐同庆. 高效絮凝剂聚合氯化硫酸铝铁的制备及其 混凝效果的研究. 工业水处理, 2000, 20 (10) : 24～ 26.
3 李占双, 安红波, 董德贵. 铁系高分子絮凝剂的合成方法. 应用科技, 2002, 29 (3) : 51～ 53.
26～ 31. 5 徐宝成, 张晓枫. 石化企业污水深度处理及回用研究. 油气田环境保
护, 2001, 11 (12) : 34～ 39. 6 郭洪明. 炼油污水净化回用工业试验综述. 油气田环境保护, 2001,
11 (3) : 24～ 26. 7 国家环保局.《水和废水检测分析方法》编委会. 水和废水检测分析
2. 5 在炼油厂废水处理中的应用 采用氯酸钠氧化法制备聚合氯化铁, 生成的溶液是一种有 效的混凝剂和杀菌剂, 起到混凝和杀菌的双重作用。在 1000m l 炼油厂排放的废水中加入聚合氯化铁、聚合硫酸铁及市售 Fe2 C l3 水 处 理 剂, 使 投 药 量 达 10m g L 废 水。 用 电 动 搅 拌 机 以 200r m in 的速度搅拌 2m in, 再以 50r m in 的速度搅拌 2m in, 静
取废铁屑, 加入 10% 的盐酸溶液, 升至 (80～ 90) ℃, 浸泡 0. 5h 后过滤, 再重复浸泡一次, 过滤后用水洗净, 以除去废铁 屑表面的铁锈; 再把用水洗净的铁屑加入 15% 的碳酸钠溶液, 升至 (80～ 90) ℃, 浸泡 0. 5h 后过滤, 再重复浸泡一次, 过滤后 用水洗净, 晾干得精铁屑。 把精铁屑加入至钢铁酸洗废液中, 铁把 Fe3+ 还原成 Fe2+ , 整个溶液变成 FeC l2 溶液。根据反应式计算出加入处理的废铁 屑为溶液中 Fe3+ 含量的一半, 为了使 Fe3+ 充分还原成 Fe2+ , 应 加入过量的铁屑。 经还原后, 测得溶液的 Fe2+ 浓度为 13. 2%。 1. 3 聚合氯化铁的制备原理 本文采用氯酸钠氧化法, 在酸性溶液中, Fe2+ 被氧化剂 N aC lO 3 氧化成 Fe3+ ; 当溶液中 C l- 浓度不足时, Fe3+ 就会发生 部分水解, 产生高价铁离子; 同时其中的 O H - 又交联成为一个 巨大的无机高分子化合物, 其反应式及聚合氯化铁的 n 聚体可 能具有的结构如下:
1 实验部分
1. 1 Fe3+ 和 Fe2+ 含量的测定 测定钢铁盐酸酸洗废液中的总铁量, 同时测定出 Fe2+ 量, 二者相减得 Fe3+ 量。从而计算出 Fe3+ 和 Fe2+ 含量。反复测定 3
收稿日期: 2003- 04- 02 作者简介: 曾小君 (1968- ) , 男, 江西龙南人, 硕士, 讲师。现在常熟理工 学院应用化学研究所工作。 主要从事精细化学品的开发与研究工作。
浊度
处理前废水
1450 -
Βιβλιοθήκη Baidu
460
-
10. 0 39
FeC l3 处理后废水 449 69. 0 216 53. 0 8. 0 2. 3
PFS 处理后废水 391 73. 0 165 64. 1 7. 2 1. 4
PFC 处理后废水 357 75. 4 152 67. 0 6. 5 1. 2
3 结论
3. 1 以钢铁酸洗废液和废铁屑为原料, 把过量的废铁屑加入 钢铁酸洗废液中, 使整个溶液还原成氯化亚铁溶液。 采用氯酸 钠氧化法, 在 (60～ 70) ℃范围内经氧化、水解、聚合, 然后加入 一定量的稳定剂制得聚合氯化铁 (PFC) 溶液。 3. 2 测定了钢铁盐酸酸洗废液中 Fe2+ 和 Fe3+ 的含量分别为 3. 4%、6. 7%。 3. 3 对炼油厂废水进行处理, 聚合氯化铁的处理效果明显优 于市售聚合硫酸铁和三氯化铁。
1. 4 聚合氯化铁的制备方法及产品的性能指标[5]
首先将含有氯化亚铁和盐酸的混合液加入反应釜中, 并加
入一定量的稳定剂。 然后在搅拌下向反应釜中滴加强氧化剂
N aC lO 3 溶液 (注意控制好 N aC lO 3 溶液的滴加速度) , 反应过程
中保持反应温度在 (60～ 70) ℃范围内, 以利于络合物的分解。
4 王海舟主编. 铁矿石分析. 北京: 科学出版社, 2000. 8～ 9. 5 天津大学化工技术基础实验教研室编著. 化学基础实验技术. 天津:
天津大学出版社, 1989. 30～ 38.
(上接第 33 页) 2 徐宝成, 张晓枫. 石化企业污水深度回用处理及技术. 油气田环境保
护, 2001, (12) : 34～ 39. 3 吉林石化污水处理厂污水回用一举多得. 化工科技, 2000, 8 (5) : 23. 4 马家骅. 化工、化纤污水处理及回用. 工业用水与污水, 2001, 32 (3) :
次, 取其平均值[4]。测得钢铁盐酸酸洗废液中的 Fe2+ 和 Fe3+ 含 量分别为 3. 4%、6. 7%。 1. 2 F e3+ 还原成 F e2+ 为了不引进新的杂质, 又能使溶液中铁的含量增加, 可加 入铁粉, 由于铁粉的价格相对较高, 不易得, 所以选用废铁屑作 为还原剂。使得整个溶液中的 Fe3+ 都变成 Fe2+ , 这样便于下一 步聚合氯化铁的制备。
4FeC l2+ (22n) HC l N aC lO 3 2Fe (O H ) nC l62n+ 2 (12n) H 2O ( 0≤n ≤2)
H 2O H H 2O H H 2O H H 2O
H 2O
O
O
O
Fe
Fe
Fe
F e 2222
H 2O
O
O
O
H 2O H H 2O H H 2O H H 2O
12 期
曾小君等: 从钢铁酸洗废液制备聚合氯化铁及其应用研究
35
制得的聚合氯化铁的性能指标为: Fe3+ 含量为 8. 9%～ 13. 1% , 盐基度为 7. 1%～ 12. 5% , Fe2+ 含量≤0. 1%。
2 结果与讨论
2. 1 氧化剂用量对聚合反应的影响 氧化剂用量对产品质量指标有决定性影响。当氧化剂加入 量不足时, 溶液中仍含有较多的 Fe2+ , 说明氧化反应不完全, 若 加入过量的氧化剂, 虽然能保证氧化反应的完全进行, 但导致 聚合氯化铁产品的生产成本增加, 经实验研究发现加入氧化剂 化学计量的 106% 较为适宜。 2. 2 氧化剂加入速度对聚合反应的影响 氧化剂的滴加速度也直接影响到反应的完全度。加入速度 太慢, 尽管有利于物料的接触, 氧化反应的进行, 但反应完全所 需时间太长不利于工业化生产, 经济上也是不合理的。 但加入 速度太快, 氧化剂可能来不及与物料充分接触反应就分解掉, 氧化作用减弱或起不到氧化作用。因此在合成聚合氯化铁产品 时一定要控制好氧化剂的加入速度。 2. 3 反应温度对聚合反应的影响 反应温度的高低对反应速度有很大的影响。 温度低, 反应 速度慢, 反应所需时间长, 不利于产品的批量生产。但是温度过 高, 会引起氧化剂部分分解, 氧化剂有效浓度降低, 不利于氧 化、水解和聚合反应的进行。 经实验研究发现合成聚合氯化铁 的适宜反应温度范围为 (60～ 70) ℃。 2. 4 pH 值对聚合反应的影响 从氧化、水解、聚合反应过程可知, 只要尽快促进 Fe3+ 水解 反应的进行, 就可最大限度地减少溶液中游离态的 Fe3+ , 从而 提高了 Fe (O H ) 3 沉淀析出的 pH 值低限, 而体系 pH 值低限的 提高, 反过来又促进 Fe3+ 及时水解和聚合, 减少了游离态 Fe3+ 积累, 降低 Fe3+ 的稳定性, 促进 Fe2+ 的氧化, 使体系进入良性 循环。 由于聚合氯化铁必须在酸性条件下生成, 实验结果见 表 l。从表 1 可知, 随着 pH 值的降低聚合氯化铁产品的粘度升 高, 说明聚合氯化铁的分子量增大, 导致产品的絮凝性能及贮 存稳定性提高, 故合成聚合氯化铁适宜的 pH 值范围为 0. 5～ 1. 5。
编号
1 2 3 4
pH 值
0. 5～ 1. 0 1. 0～ 1. 5 1. 5～ 2. 0 2. 0～ 2. 5
产品粘度 (m Pa. s) 18. 9 18. 2 14. 1 12. 0
产品性能
絮凝性能好、贮存稳定性好 絮凝性能好、贮存稳定性好 絮凝性能差、贮存稳定性差 絮凝性能差、贮存稳定性差
方法. 第 3 版. 北京: 中国环境科学出版社, 1989.
V o l. 25 N o. 12
Chongqing Environm en ta l Science s
Abstracts 209
safety and stab ility is a focu s of resea rch and it can be eva lua t2 ed by the w a ste dam πs acco rd ing to the accep ted theo ry of the eng ineering m echan ics. T he po ssib le com p rehen sive sm a llest inner2friction ang le is ob ta ined by ana lyzing the stab le slop e of the landfill and is u sed to ca lcu la te the po ten tia l fo rce p roduced by w a ste body on w a ste dam in th ree typ ica l sta tes, w h ich can be u sed to estim a te dam s stab ility. Tw o fo rm u la s and a series of m ethod s tha t is va luab le fo r con struction of th is k ind of landfill is p ropo sed to eva lua te the safety and stab ility of m u2 n icip a l so lid w a ste landfill in va lley.
聚合氯化铁 (PFC) 是近年发展的一种无机高分子絮凝剂, 属无毒净水剂。与传统的絮凝剂如三氯化铁、硫酸铝、聚合硫酸 铁 (PFS) 以及碱式氯化铝等相比, 研究发现聚合氯化铁的絮凝 性能优于 PFS 和 FeC l3, 对低温水处理的优越性更明显, 但聚合 氯化铁产品的稳定性差[1- 3]。 因此, 研究稳定聚合氯化铁的合 成工艺对聚合氯化铁产品的商品化就显得十分重要和迫切。 聚合氯化铁的生产按氧化方式的不同可分两大类: (1) 催 化氧化法即在催化剂 (如 N aNO 2、HNO 3 等) 的作用下, 利用空 气或氧气将亚铁离子氧化为铁离子, 同样经水解和聚合而得到 聚合氯化铁; (2) 直接氧化法即采用强氧化剂 (如 H 2O 2、N aC lO 3 等) 直接将亚铁离子氧化成铁离子, 再经水解和聚合而得到聚 合氯化铁。但催化氧化法因为需要较高的温度和较高的反应压 力, 工业化生产中需用纯氧作氧化剂, 若用空气作氧化剂, 虽然 成本低, 但氧化反应时间长, 而且需要安装废气 (NO x 等) 净化 处理装置, 导致工艺流程繁琐, 对设备的要求较高和投资较大。 由于我国不少钢铁加工单位使用盐酸酸洗工艺, 这部分废酸目 前尚未得到充分利用, 通常是将废酸与铁屑反应制备三氯化铁 溶液。 虽然三氯化铁溶液是一种非常好的混凝剂, 但由于该溶 液中含有大量的游离酸, 在使用中对设备的腐蚀严重, 从而使 三氯化铁溶液的应用范围受到较大的限制。而聚合氯化铁溶液 中含有大量的聚合阳离子, 可以高效率发挥混凝作用, 同时聚 合氯化铁溶液具有一定的盐基度, 其酸性低于三氯化铁溶液, 腐蚀性相对来讲较弱, 因此是一种较理想的混凝剂。 因而我们 采用钢铁盐酸酸洗废液和废铁屑为原料, 并加入一定量的稳定 剂, 采用氯酸钠氧化法合成了稳定的聚合氯化铁溶液, 有效降 低了聚合氯化铁的生产成本, 其研究成果具有较大的推广和应 用价值。
置 30m in, 吸取上层清液, 测定处理前后各项指标如表 2 所示。 由表 2 可知, 聚合氯化铁 (PFC) 的处理效果明显优于市售聚合 硫酸铁 (PFS) 及 FeC l3。
表 2 对炼油厂废水处理对比效果
被处理废水
COD
脱色
COD 去除率 色度 去除率 pH (g m 3) (% ) (倍) (% )
第 25 卷 第 12 期
重 庆 环 境 科 学
2003 年 12 月
从钢铁酸洗废液制备聚合氯化铁及其应用研究
曾小君, 徐肖邢
(常熟理工学院应用化学研究所, 江苏常熟 215500)
摘 要: 以钢铁酸洗废液和废铁屑为原料, 测定了 Fe3+ 和 Fe2+ 含量, 把过量的废铁屑加入钢铁酸洗废液中, 使整个溶液还原成氯化 亚铁溶液。采用氯酸钠氧化法, 在 (60～ 70) ℃范围内经氧化、水解、聚合, 然后加入一定量的稳定剂制得聚合氯化铁 (PFC) 溶液, 讨论了影 响聚合反应的主要因素。 对炼油厂废水进行处理, 合成的聚合氯化铁的处理效果明显优于市售聚合硫酸铁和三氯化铁。 关键词: 钢铁酸洗废液; 氯酸钠氧化法; 聚合氯化铁; 废水处理 中图分类号: X781 文献标识码: A 文章编号: 1001- 2141 (2003) 12- 0034- 02
4 参考文献
1 李风亭, 刘遂庆. 无机高分子混凝剂聚合氯化铁的合成方法. 工业水 处理, 1999, 19 (6) : 26～ 27.
2 吴宇峰, 周坤坪, 唐同庆. 高效絮凝剂聚合氯化硫酸铝铁的制备及其 混凝效果的研究. 工业水处理, 2000, 20 (10) : 24～ 26.
3 李占双, 安红波, 董德贵. 铁系高分子絮凝剂的合成方法. 应用科技, 2002, 29 (3) : 51～ 53.
26～ 31. 5 徐宝成, 张晓枫. 石化企业污水深度处理及回用研究. 油气田环境保
护, 2001, 11 (12) : 34～ 39. 6 郭洪明. 炼油污水净化回用工业试验综述. 油气田环境保护, 2001,
11 (3) : 24～ 26. 7 国家环保局.《水和废水检测分析方法》编委会. 水和废水检测分析
2. 5 在炼油厂废水处理中的应用 采用氯酸钠氧化法制备聚合氯化铁, 生成的溶液是一种有 效的混凝剂和杀菌剂, 起到混凝和杀菌的双重作用。在 1000m l 炼油厂排放的废水中加入聚合氯化铁、聚合硫酸铁及市售 Fe2 C l3 水 处 理 剂, 使 投 药 量 达 10m g L 废 水。 用 电 动 搅 拌 机 以 200r m in 的速度搅拌 2m in, 再以 50r m in 的速度搅拌 2m in, 静
取废铁屑, 加入 10% 的盐酸溶液, 升至 (80～ 90) ℃, 浸泡 0. 5h 后过滤, 再重复浸泡一次, 过滤后用水洗净, 以除去废铁 屑表面的铁锈; 再把用水洗净的铁屑加入 15% 的碳酸钠溶液, 升至 (80～ 90) ℃, 浸泡 0. 5h 后过滤, 再重复浸泡一次, 过滤后 用水洗净, 晾干得精铁屑。 把精铁屑加入至钢铁酸洗废液中, 铁把 Fe3+ 还原成 Fe2+ , 整个溶液变成 FeC l2 溶液。根据反应式计算出加入处理的废铁 屑为溶液中 Fe3+ 含量的一半, 为了使 Fe3+ 充分还原成 Fe2+ , 应 加入过量的铁屑。 经还原后, 测得溶液的 Fe2+ 浓度为 13. 2%。 1. 3 聚合氯化铁的制备原理 本文采用氯酸钠氧化法, 在酸性溶液中, Fe2+ 被氧化剂 N aC lO 3 氧化成 Fe3+ ; 当溶液中 C l- 浓度不足时, Fe3+ 就会发生 部分水解, 产生高价铁离子; 同时其中的 O H - 又交联成为一个 巨大的无机高分子化合物, 其反应式及聚合氯化铁的 n 聚体可 能具有的结构如下:
1 实验部分
1. 1 Fe3+ 和 Fe2+ 含量的测定 测定钢铁盐酸酸洗废液中的总铁量, 同时测定出 Fe2+ 量, 二者相减得 Fe3+ 量。从而计算出 Fe3+ 和 Fe2+ 含量。反复测定 3
收稿日期: 2003- 04- 02 作者简介: 曾小君 (1968- ) , 男, 江西龙南人, 硕士, 讲师。现在常熟理工 学院应用化学研究所工作。 主要从事精细化学品的开发与研究工作。
浊度
处理前废水
1450 -
Βιβλιοθήκη Baidu
460
-
10. 0 39
FeC l3 处理后废水 449 69. 0 216 53. 0 8. 0 2. 3
PFS 处理后废水 391 73. 0 165 64. 1 7. 2 1. 4
PFC 处理后废水 357 75. 4 152 67. 0 6. 5 1. 2
3 结论
3. 1 以钢铁酸洗废液和废铁屑为原料, 把过量的废铁屑加入 钢铁酸洗废液中, 使整个溶液还原成氯化亚铁溶液。 采用氯酸 钠氧化法, 在 (60～ 70) ℃范围内经氧化、水解、聚合, 然后加入 一定量的稳定剂制得聚合氯化铁 (PFC) 溶液。 3. 2 测定了钢铁盐酸酸洗废液中 Fe2+ 和 Fe3+ 的含量分别为 3. 4%、6. 7%。 3. 3 对炼油厂废水进行处理, 聚合氯化铁的处理效果明显优 于市售聚合硫酸铁和三氯化铁。
1. 4 聚合氯化铁的制备方法及产品的性能指标[5]
首先将含有氯化亚铁和盐酸的混合液加入反应釜中, 并加
入一定量的稳定剂。 然后在搅拌下向反应釜中滴加强氧化剂
N aC lO 3 溶液 (注意控制好 N aC lO 3 溶液的滴加速度) , 反应过程
中保持反应温度在 (60～ 70) ℃范围内, 以利于络合物的分解。
4 王海舟主编. 铁矿石分析. 北京: 科学出版社, 2000. 8～ 9. 5 天津大学化工技术基础实验教研室编著. 化学基础实验技术. 天津:
天津大学出版社, 1989. 30～ 38.
(上接第 33 页) 2 徐宝成, 张晓枫. 石化企业污水深度回用处理及技术. 油气田环境保
护, 2001, (12) : 34～ 39. 3 吉林石化污水处理厂污水回用一举多得. 化工科技, 2000, 8 (5) : 23. 4 马家骅. 化工、化纤污水处理及回用. 工业用水与污水, 2001, 32 (3) :
次, 取其平均值[4]。测得钢铁盐酸酸洗废液中的 Fe2+ 和 Fe3+ 含 量分别为 3. 4%、6. 7%。 1. 2 F e3+ 还原成 F e2+ 为了不引进新的杂质, 又能使溶液中铁的含量增加, 可加 入铁粉, 由于铁粉的价格相对较高, 不易得, 所以选用废铁屑作 为还原剂。使得整个溶液中的 Fe3+ 都变成 Fe2+ , 这样便于下一 步聚合氯化铁的制备。
4FeC l2+ (22n) HC l N aC lO 3 2Fe (O H ) nC l62n+ 2 (12n) H 2O ( 0≤n ≤2)
H 2O H H 2O H H 2O H H 2O
H 2O
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Fe
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F e 2222
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12 期
曾小君等: 从钢铁酸洗废液制备聚合氯化铁及其应用研究
35
制得的聚合氯化铁的性能指标为: Fe3+ 含量为 8. 9%～ 13. 1% , 盐基度为 7. 1%～ 12. 5% , Fe2+ 含量≤0. 1%。
2 结果与讨论
2. 1 氧化剂用量对聚合反应的影响 氧化剂用量对产品质量指标有决定性影响。当氧化剂加入 量不足时, 溶液中仍含有较多的 Fe2+ , 说明氧化反应不完全, 若 加入过量的氧化剂, 虽然能保证氧化反应的完全进行, 但导致 聚合氯化铁产品的生产成本增加, 经实验研究发现加入氧化剂 化学计量的 106% 较为适宜。 2. 2 氧化剂加入速度对聚合反应的影响 氧化剂的滴加速度也直接影响到反应的完全度。加入速度 太慢, 尽管有利于物料的接触, 氧化反应的进行, 但反应完全所 需时间太长不利于工业化生产, 经济上也是不合理的。 但加入 速度太快, 氧化剂可能来不及与物料充分接触反应就分解掉, 氧化作用减弱或起不到氧化作用。因此在合成聚合氯化铁产品 时一定要控制好氧化剂的加入速度。 2. 3 反应温度对聚合反应的影响 反应温度的高低对反应速度有很大的影响。 温度低, 反应 速度慢, 反应所需时间长, 不利于产品的批量生产。但是温度过 高, 会引起氧化剂部分分解, 氧化剂有效浓度降低, 不利于氧 化、水解和聚合反应的进行。 经实验研究发现合成聚合氯化铁 的适宜反应温度范围为 (60～ 70) ℃。 2. 4 pH 值对聚合反应的影响 从氧化、水解、聚合反应过程可知, 只要尽快促进 Fe3+ 水解 反应的进行, 就可最大限度地减少溶液中游离态的 Fe3+ , 从而 提高了 Fe (O H ) 3 沉淀析出的 pH 值低限, 而体系 pH 值低限的 提高, 反过来又促进 Fe3+ 及时水解和聚合, 减少了游离态 Fe3+ 积累, 降低 Fe3+ 的稳定性, 促进 Fe2+ 的氧化, 使体系进入良性 循环。 由于聚合氯化铁必须在酸性条件下生成, 实验结果见 表 l。从表 1 可知, 随着 pH 值的降低聚合氯化铁产品的粘度升 高, 说明聚合氯化铁的分子量增大, 导致产品的絮凝性能及贮 存稳定性提高, 故合成聚合氯化铁适宜的 pH 值范围为 0. 5～ 1. 5。