从钢铁酸洗废液制备聚合氯化铁及其应用研究
轧钢酸洗废液制备聚合氯化铁的工艺条件研究
收稿日期:2006-08-10基金项目:国家993计划项目资助(2004CB619108)。
作者简介:林永增(1972-),男,上海人,博士研究生。
轧钢酸洗废液制备聚合氯化铁的工艺条件研究Proce ss Study on Poly Ferric Chloride From Steel Rolling Acid Waste林永增1,2 王国栋1 刘相华1 张 雷2(1.东北大学材料与冶金学院 沈阳 110004);(2.上海宝钢股份有限公司 上海 200431)摘要 利用轧钢酸洗废液制备出一种新型高效的无机高分子絮凝剂-聚合氯化铁,进行了合成条件研究。
研究结果表明利用酸洗废液制备聚合氯化铁的反应条件:反应温度控制在常温,废液中二价铁与氧化剂氯酸钠的物质的量的比为1∶0108,每100mL 酸洗废液加入17mL 浓盐酸,反应时间在5min 。
所制得的聚合氯化铁产品,总铁含量大于40%,盐基度为5817%,密度为113g/mL 。
关键词 轧钢 酸洗废酸 聚合氯化铁 制备Abstract One new inorganic poly ferric chloride was prepared from steel rolling acid waste in lab..The results showed that the optimum synthetic conditions were :reaction temperature was controlled at room ,mass proportion of Fe 2+in acid waste and oxidant NaClO 3was 1∶0108,volume of HCl adding in 100mL acid waste was 17mL and reaction time was 5min.The total iron of the prepared PFC is bigger than 40%,the average basicity is 5817%and the density is 113g/mL.Key words Steel Rolling Acid Waste Poly Ferric Chloride Preparation 无机高分子絮凝剂是20世纪60年代在传统铝盐、铁盐基础发展起来的一种新型水处理药剂,与传统的水处理药剂相比,它可以提高混凝效能且适应性强,价格相应较低,因而得到广泛应用[1]。
从钢铁酸洗废液制备聚合氯化铁及其应用研究
浊度
处理前废水
1450 -
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。
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
方法. 第 3 版. 北京: 中国环境科学出版社, 1989.
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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.
聚合氯化铁在废水处理中的应用
聚合氯化铁在废水处理中的应用摘要：目前随着经济的发展，水体污染情况日益严重，聚合氯化铁作为絮凝剂的一种在废水处理中具有投资小、见效快的特点，在废水处理中的适用范围特别广。
本文在聚合氯化铁的制备的基础上，对聚合氯化铁在印染废水、生活污水处理等方面的应用进行了详细的探讨。
关键词：聚合氯化铁；制备；废水处理聚合氯化铁是絮凝剂的一种，是一种新出现的高效絮凝剂，具有投资小、见效快的特点。
随着水体污染程度的增加，水体处理的难度也在增加，聚合氯化铁的应用有效的降低了被污染水体的处理难度，尤其是在印染废水和生活废水的处理方面具有重要的意义[1]。
一、聚合氯化铁的优点聚合氯化铁作为一种新型的絮凝剂在处理废水的过程中具有以下特点：第一，聚合氯化铁在水中的溶解速度比较快，水合作用比较弱。
反应之后形成的矾花比较密实，沉降速度比较快。
同时聚合氯化铁的应用受水温的影响比较小，对在流动过程中形成的剪切力比较容易满足。
第二，适用范围广。
聚合氯化铁可以在工业用水、生活污水、生活用水和工业污水处理中应用，可以有效的将废水中的铝离子和游离态铝离子进行过滤和去除，有效的实现各种废水的处理[2]。
第三，聚合氯化铁在使用的过程中的使用量比较少，但是对水体的处理效果比较好，相对于其他的混凝剂来说，使用聚合氯化铁来进行水体处理可以节约10%-20%左右的费用。
二、聚合氯化铁的制备本文用来制备聚合氯化铁的原料是钢铁盐酸酸洗废液与废铁屑，具体的制备方法有两种，分别是：（一）氧气氧化法来制备聚合氯化铁使用氧气氧化法来制备聚合氯化铁的过程如下：在反应塔中加入含有氯化亚铁的废酸液，在反应塔的塔顶加入亚硝酸钠催化剂，然后在塔底通入氧气，同时加入稳定剂。
在反应的过程中将温度控制在40摄氏度——90摄氏度，从而保证络合物能够进行有效的分解。
在这个过程中由循环泵来保证液体在反应塔与贮罐之间的循化，从而保证亚铁氧化过程的连续性，保证氧化过程不会中断，直到被完全氧化。
钢管酸洗液制作聚氯化铁的方法与应用
由以上对 Ｐ Ｃ与 Ｐ Ｓ处理效果 的对 比可 以看 Ｆ Ｆ 出 ，Ｆ Ｐ Ｃ在 饮用 水 处 理 和 污 水 处理 中都 有 一定 的优 势。
４ 结束 语
Ｐ Ｃ要 比 Ｐ Ｃ少投加 １ ％。 Ｆ Ｆ ５
用 。传统工艺是将废酸与铁屑混合反应生成氯化铁
溶 液 ， 经初 步 加 工 后 制 成 剂 。但 是 由 于此 种 再 昆凝
氧化反应是整个反应过程中的主反应 ，ｅ １在 ＦＣ：
强 氧 化 剂作 用 下 ， 速 氧 化 成 ＦＣ 水 解 反应 是 在 迅 ｅ １； 氧化反 应 的基 础上 进行 的 ， 氧化 过 程 中产 生 的 Ｆ¨ ｅ 与 Ｏ 发 生水 解 反 应 ， 生 溶 解 态 的聚 合 铁 离子 ； Ｈ一 产 聚合反 应是 整 个 反 应 的最 终 反应 ，ｅ 在强 氧化 剂 Ｆ
［］ ３ 李新 民．Ｐ Ｃ在 水 处 理 中 的应 用试 验 ［ ］ 化 工 环保 ， Ｆ Ｊ．
２０ ０４， ２４： ６５ —３６ ３ ７．
［］ ４ 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 ，９ ９ １ （ ） ２ ２ ． １９ ，９ ６ ：６— ７
无机高分子絮凝剂是 一种新 型高效水处理剂 ， 聚合氯化铁又称碱式氯化铁 （ Ｆ Ｏ ｎ １ ） ［ ｅ（ Ｈ） Ｃ ］ ， 一 是一种新型高效水处理剂 ， 比传统 的水处理剂具 它
好 ， 毒无 害 ， 可应 用于 污水 处理 和生 活饮用 水 的 无 还
净化 引。
另外 ， 聚合氯化铁在制备过程中存在一个特点 ： 随着盐基度的增高 ， 产品稳定性差 ， 在低温或短时间 存放后易凝结成胶状 ， 而本 研究探索采用稳定氧化 法来制备的聚氯化铁 ， 具有盐基度高、 稳定性好的优
轧钢酸洗废液制备聚合氯化铁的工艺条件研究
区域治理CASE轧钢酸洗废液制备聚合氯化铁的工艺条件研究本钢板材股份有限公司冷轧总厂 关庆芳摘要：随着技术水平不断提高，轧钢酸洗液的利用在技术层面上有了更多的用处，通过轧钢酸洗液作用，制成新型化高效的无机高分子絮凝剂，形成聚合氯化铁，在这一过程中，实现合成条件的有效研究。
结合研究结果可以知道，通过这一反应因素引导，设置相应的反应条件，将生成反应需要的温度控制在常温状态中，处于废液中的相应物质产生的量比显示为1:0.08，通常情况下这一反应物质是二价铁以及氧化剂氯酸钠,在每100ml中的酸洗废液中增加17ml浓盐酸，反应时间基本控制在5分钟。
通过这一实验获得聚合氯化铁产品，其中铁的含量超过40%，盐基度显示为58.7%，物质存在的密度显示为1.3g/ml。
关键词：轧钢酸洗废液；聚合氯化铁；工艺条件中图分类号：TG333 文献标识码：A 文章编号：2096-4595（2020）51-0100-0001在工业生产中，对钢材进行深加工，一般情况下清洗钢材表面需要使用的物质主要是盐酸或是硫酸。
这一过程中金属表面整体整洁度以及金属表面结构的改善具有重要作用，在经过这一步骤之后产生的废液物质就是研究所说的酸洗废液。
一、在聚合氯化铁制备过程中应用的反应机理概述在整体反应过程中应用的主要反应是氧化反应，通过强氧化剂的作用影响，FeCl2会在较短的时间内生成FeCl3；在经过水解反应之后，其将氧化反应作为基础，在氧化过程中会生成Fe3+以及OH-产生水解反应之后，逐渐生成状态为溶解态的聚合铁离子；这一过程中的聚合反应是整体反应中产生的最终反应，Fe2+会在强氧化剂作用影响下被完全氧化成为Fe3+，与此同时，会生成比较强烈的聚合反应。
氧化剂的使用主要是NaClO3[1]。
二、实验步骤概述首先获得100Mml的酸洗废液，将其放置于烧杯中，烧杯需要置于磁力加热搅拌器中，这一过程中加入一定量的固体氯酸钠，在反应完全之后，使用相应浓度的碱调节酸碱值，设置一定时间之后，获得聚合氯化铁。
钢铁酸洗废液资源化技术研究-钢铁工业论文-工业论文
钢铁酸洗废液资源化技术研究-钢铁工业论文-工业论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——摘要：研究了钢铁酸洗废液的组成及危害，归纳总结当前钢铁酸洗废液各种不同处理技术特点及应用，结合当前钢铁酸洗废液资源化处理技术现状，对未来钢铁酸洗废液资源化技术进行了展望。
关键词：钢铁酸洗废液；资源化；进展1废酸回用技术当前，直接处理钢铁酸洗废液，分别回收酸和有用金属是研究的重要方向，尤其采用合理方法对废液中的盐酸进行回收并重复利用，减少对环境危害的同时能够有效的降低成本，带来显著的经济效益。
赵俊学[4]等采用微波加热法对废液中的盐酸回收进行了研究，向酸洗废液中加入一定量H2SO4，微波加热蒸发一定时间后，因H2SO4沸点较高，盐酸（HCl）沸点低，盐酸率先转化为气相，经过冷凝，即可得到再生盐酸，废液体积减少超过60%，得到再生盐酸质量分数为ωHCl30%，可重复使用；另一方面，H2SO4与废液中存在的铁、铬、镍等金属盐发生复分解反应，将金属离子最终以硫酸盐形式析出，进一步处理可得到磷肥和氧化铁红，经济效益和环境效益显著。
卢旭晓[5]采用纳滤膜过滤技术实现废液中的金属盐和盐酸分离，该技术是由压力驱动的新型膜分离过程，无需添加化学试剂进行预处理，盐酸回收率达70%以上，该技术能耗低、工艺流程短、操作简单，但在常温下操作，回收盐酸的浓度偏低。
周柏青[6]采用离子交换膜进行处理和分离钢铁酸洗废液, 降低了废液中Fe2+离子的含量，同时使盐酸回收率达到了90%以上，该技术优点在于，操作压力低、离子交换膜对热、酸及碱耐的受性较好，同时将透析和浓缩过程结为一体，降低了处理时间，提高了效率，但滤膜的使用寿命较短，导致处理成本偏高。
李秋菊[7]等采用两步法处理酸洗废液，首先向钢铁酸洗废液中添加少量晶种，使废液中的金属离子在晶种的导作用下，以金属氟化物的形式进行结晶、沉淀，从而回收废液中的金属离子，使废酸液中的金属杂质含量显著降低；其次采用机械方法分离金属沉淀，并向净化分离的后的酸洗废液中添加新酸，使其能够在钢铁酸洗过程中循环利用。
利用酸洗废液制备聚合氯化铁的实验研究
２ 实 验 结 果 与 讨 论
２ ． １ Ｎ ａ Ｃ ｌ ０３ 投加 量对 Ｆ ｅ 却 的转 化率 的影 响
本 实 验采 取直 接 氧化 法 ， 向酸洗废 液 中投加 氯 酸钠 （ Ｎ ａ Ｃ １ ０ ３ ） 。制备 Ｐ Ｆ Ｃ主要 进行 以下 ３个 过程 ： Ｆ ｅ Ｃ １ ２ 在强 氧化 剂 的作用 下 迅速 转 化 为 Ｆ ｅ Ｃ １ ， ， 该 过 程称 为 氧化 过 程 ； 由于 Ｆ ｅ 的水解 能 力强 ， 氧化 反 应 开始 后 ， Ｆ ｅ 和 ＯＨ — 便开 始水 解反 应 ， 水 解产 物是 溶解 的聚合铁 离子 ， 该 过程是 水解 过程 ； Ｆ ｅ 芒 全转 化 为 Ｆ ｅ 后， 发 生 强烈 的聚 合反应 ， 此 为最 后 的聚合反 应 。 以下是 主要 的反应 ：
１ ． ２ 实验 步骤
取１ ０ ０ ｍＬ酸洗废 液 于烧杯 中 ， 将 烧杯 放 在磁 力加 热搅 拌器 上 ， 加入 一定 量 的 固体氯 酸钠 ， 反应 完 全后 ， 用一 定浓 度 的碱 调节 ｐ Ｈ， 经 过 一段 时 间后 得 到 Ｐ Ｆ Ｃ 。分 析并 测 定原 废液 中主要 的离 子成 分 和含 量 ， 测 定 制 备后 Ｐ Ｆ Ｃ的各 项 指标 。讨 论 了氧化 剂 的量 、 反应时间、 反 应 温度 和 酸 的补充 量对 Ｆ ｅ 的转 化率 影 响 以及酸 、 稳 定 剂 的量 和熟化 时 间对 Ｐ Ｆ Ｃ的盐 基度 和稳 定性 的影 响 。
文章编号 ： １ ０ ０ ５ － ０ ５ ２ ３ （ ２ ０ １ ６ ） ０ ５ － ０ ０ ４ ５ — ０ ６
利用 酸洗废液制备聚合 氯化铁 的实验研究
鲁 秀国， 黄 林长 ， 段 建菊 ， 杨 凌焱
轧钢酸洗废液制备聚合氯化铁的工艺条件研究
聚合 氯 化铁 又称碱 式氯 化铁 ， 是一 种新 型的高效 无
１ 制 备 Ｐ Ｃ的反 应 机 理 Ｆ
氧 化 反应 是 整 个反 应 过 程 中的 主 反应 ， ｅ Ｉ Ｆ Ｃｚ 在 强 氧化剂 作 用 下 ， 速 氧 化 成 Ｆ Ｃ 。 水 解 反 应 迅 ｅ ｌ；
机高分子絮凝剂， 化学式为 ：Ｆ ２Ｏ ） Ｃｓ Ｅ ｅ（ Ｈ ｎ １ ｍ。 一
林 永增 王 国栋 刘相华 张 雷。
（ ．东北 大 学材 料 与冶金 学 院 沈 阳 １００ ）（ ．上海 宝钢股份 有 限公 司 上 海 １ １０ ４ ；２
摘要
２０ ３ ０４ １）
利 用轧钢酸洗废液制备 出一种新型 高效的无机 高分子 絮凝剂 一聚 合氯化铁 ， 进行 了合成 条件研 究。研 究结 果
表明利 用酸洗废液制备聚合氯化铁 的反应条 件 ： 应温度控 制在 常温 ， 反 废液 中二价铁 与氧化 荆氯 酸钠 的物质 的量 的 比为 １： ． ８ 每 １ ０ ０ ０ ， ０ ｍＬ酸 洗废液加入 １ ７ｍＬ浓盐酸 ， 反应时间在 ５ｍｉ。所制得 的聚合氯化铁产 品， ｎ 总铁含 量 大于 ４ ， Ｏ 盐基
Ｋｅ ｒ ｓ Ｓ ｅ ｌ ｏ ｌ ｇ Ａ ｉ ａ ｔ Ｐ ｌ ｅ ｒｃＣｈｏ ｉｅ Ｐ ｅ ａ ａ ｉｎ ｙ ｗｏ ｄ ｔ ｅ ｌｎ ｃｄ Ｗ ｓｅ Ｒ ｉ ｏｙＦ ｒｉ ｌｒ ｒ ｐ ｒ ｔ ｄ ｏ
无机高 分子 絮 凝剂 是 ２ 纪 ６ 代 在 传统 ０世 ０年 铝盐 、 盐基础 发 展起 来 的一 种新 型水 处 理 药剂 ， 铁
有较 好 的 电中和 、 附架 桥 与卷 扫 作 用 ， 成 的絮 吸 形
体密度大 ， 有较好 的脱色作用［ ， ２ 对污泥具有强脱 ］
利用酸洗废液制备聚合氯化铁的实验研究
利用酸洗废液制备聚合氯化铁的实验研究鲁秀国;黄林长;段建菊;杨凌焱【摘要】Polymeric ferric chloride (PFC)was prepared from the hydrochloric acid pickling waste liquid in this study. The source and treatment method of pickling waste liquid were explored. PFC was synthesized by oxida-tion,hydrolysis and polymerization. The final products were measured to possess the following indexes:the pH (1%solution)is about 2.4;the ferrous content is less than 1.0%,the ferric content(Iron(III) oxide) is 15.4%;the basicity is about 12.3%. The related factors and reaction mechanism of the reaction were discussed as well.%利用盐酸酸洗废液为原料来制备聚合氯化铁(PFC).阐述了当前酸洗废液的来源和处理方法.经过氧化、水解和聚合得到聚合氯化铁.经检验,产品的pH(1%溶液)为2.4,亚铁含量≤1%,总铁(Fe2O3)15.4%,盐基度约12.3%.讨论了影响反应的相关因素和反应机理.【期刊名称】《华东交通大学学报》【年(卷),期】2016(033)005【总页数】6页(P45-50)【关键词】酸洗废液;聚合氯化铁;转化率【作者】鲁秀国;黄林长;段建菊;杨凌焱【作者单位】华东交通大学土木建筑学院,江西南昌 330013;华东交通大学土木建筑学院,江西南昌 330013;华东交通大学土木建筑学院,江西南昌 330013;华东交通大学土木建筑学院,江西南昌 330013【正文语种】中文【中图分类】X781钢材在深加工过程中，通常需要用盐酸或者硫酸对钢材的表面进行酸洗除锈，该过程使金属表面整洁和改善金属表面结构［1］。
无机高分子絮凝剂聚合氯化铁的制备与应用
92.8
-
92.5
-
由表2可以看出，用聚合氯化铁处理印染废水， COD的去除率最高可达77%，色度去除率为82.5%，SS去 除率为90.45%，而用710铝铁复合絮凝剂处理印染废水 COD，去除率为70.5%。因此从COD的去除率上来看，在 印染废水处理方面，聚合氯化铁是比较理想的混凝剂。
3 由酸洗废液制备聚合氯化铁的方法
目前我国不少钢铁加工单位都使用了盐酸酸洗工 艺，但其废酸尚未得到充分利用。通常的利用方法是将 废酸与铁屑反应制备氯化铁溶液。虽然氯化铁溶液也能 起到一定的混凝效果，但是由于该溶液中含有大量的游 离酸，使用时对设备的腐蚀严重，从而使其应用范围受 到了一定的限制。聚合氯化铁溶液中含有大量的聚合阳 离子，有很强的絮凝作用，同时聚合氯化铁具有一定的 盐基度，其酸性低于氯化铁溶液，腐蚀性相对来说较 弱，因此是一种比较理想的混凝剂。以钢铁盐酸酸洗液 为原料制备聚合氯化铁，可以说是“变废为宝”，生产 成本较低，可以取得良好的经济效益和环境效益。本 文主要介绍以其为主要原料制备聚合氯化铁的方法和 工艺。 3.1 氧气氧化法
PFS投量 (mg/L)
投加PFS后 剩余浊度（NUT）
13.0
2.0
13.6
2.6
19.5
1.3
20.4
2.4
26.0
0.7
27.2
1.4
32.5
0.7
34.0
0.7
注：原水浊度为4.0NUT，PFC与PFS絮凝剂浓度均为2.2mol/L。
由表1可以看出：通过聚合氯化铁与聚合硫酸铁的 对比性试验，在相同剂量时，使用聚合氯化铁，絮凝效 果可提高20%～50%，而要处理到相同的浊度时，可节 省药剂20%～30%。
盐酸酸洗废液制备聚氯化铁
盐酸酸洗废液制备聚氯化铁彭健;朱印;张登峰【摘要】钢铁生产过程中为了获得更好的产品性能,需要用盐酸进行淋洗或浸泡.酸洗后会产生大量腐蚀性和污染性的废液,酸洗废液直接排放会造成严重的环境污染.针对该废液,加入过氧化氢进行氧化,制备聚氯化铁,找出最佳处理工艺,达到资源回收和环境无害化的目的.磷酸二氢钾作稳定剂可使聚氯化铁更加稳定.溶液中n(磷)/n(铁)为0.048 6时,聚氯化铁产品一个月未出现沉淀;成品聚氯化铁中铁质量分数为11.04%,盐基度为10.2%,满足水处理剂聚氯化铁标准HG/T 4672—2014的要求.【期刊名称】《无机盐工业》【年(卷),期】2019(051)007【总页数】4页(P81-84)【关键词】酸洗废液;聚氯化铁;氧化;稳定剂【作者】彭健;朱印;张登峰【作者单位】昆明理工大学化学工程学院,云南昆明650500;昆明理工大学化学工程学院,云南昆明650500;昆明理工大学化学工程学院,云南昆明650500【正文语种】中文【中图分类】TQ124.42钢材深加工过程中，为了改善钢材表面结构以获得更好的性能，需要用盐酸进行浸泡或者喷淋。
酸洗后会产生大量的废液，这种废液属于工业危险废物，具有腐蚀性和污染性。
为此，需要采取措施对其进行无害化处理［1-3］。
国内外对酸洗废液的处理研究历史悠久，目前的处理方式主要有中和沉淀法、直接焙烧法、浓缩结晶法、膜分离法、生物法和化学转化法［4-11］。
在实际的工业应用中，中和沉淀法药剂消耗量大，中和效果欠佳；直接焙烧法和浓缩结晶法需要消耗大量的燃料；膜分离法对于所处理的酸的要求较高；生物法目前只是适用于硫酸酸洗废液的处理以及回收单质硫。
在酸洗废液中加入氧化剂，最终可以得到聚氯化铁（PFC），相比于铝系混凝剂，PFC具有处理效果好且无毒的优点［4］。
过氧化氢是一种具有强氧化性、弱酸性的物质，其标准氧化还原电位仅次于臭氧，高于高锰酸钾和硝酸等［12］，能直接氧化酸洗废液中的Fe2+。
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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) (% )
方法. 第 3 版. 北京: 中国环境科学出版社, 1989.
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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。
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。
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:
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
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。
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 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.
4FeC l2+ (22n) HC l N aC lO 3 2Fe (O H ) nC l62n+ 2 (12n) H 2O ( 0≤n ≤2)