利用硫酸铝和硫酸亚铁生产净水剂的试验探索
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2013 年 23 期
利用硫酸铝和硫酸亚铁生产净水剂的试验探索
李爱荣 （河南佰利联化学股份有限公司 河南 焦作 454191）
【摘 要】通过对硫酸铝和硫酸亚铁不同配比时的混凝试验研究，找出最佳配比范围和应用条件，从而指导生产，增加低分子铁铝复合聚凝 剂产品，同时为硫酸亚铁开拓市场，也使硫酸铝在节能降耗方面有突破性的进展。
一定时间内，七水亚铁转换为一水亚铁，一水亚铁不溶于水和酸，悬浮 于溶液中或形成沉淀，固液分离后，可将其除去，升温方法有两种：一 种是对废酸进行加热浓缩的方法， 在母液酸浓度不断提高的情况下， 沸点随之不断提高，所以溶液系统温度不断提高。 查有关资料可知，硫 酸浓度由 20％生至 100％时，沸点范围 104～274℃。 在加热的温度范围 内，亚铁脱水，形成沉淀。 第二种 方 法 是 用 98％酸 与 20％母 液 酸 直 接 掺配，利用高浓度酸稀释过程中所放出的热量，来升高溶液温度，同时 FeSO4.7H2O 脱水时也会放出一定热量。 资料中浓硫酸稀释热曲线图显 示，浓硫酸稀释浓度在 55～75％浓度时，稀释热最大。 所以结合硫酸铝 的生产工艺，考虑综合效益，并根据分公司小试结果，确定用硫酸铝和 硫酸亚铁直接掺配的方法，进行净水剂生产。
●
预 防 [J].材 料 研 究 与 应 用 ，2012，6(3)：198-203. ［3］何建军，李玉斌，李盛和，谢志强.7075 铝合金搅拌摩擦焊焊接缺陷研究[J].热 加 工 工 艺 ，2012，41(1)：29-31. ［4］孙 福 娟 ，胡 芳 友 ，仝 崇 楼 ，苏 洪 波 .消 除 铝 合 金 激 光 焊 接 缺 陷 与 提 高 焊 缝 强 度 研 究 [J].现 代 制 造 工 程 ，2006(6)：78-80,125. ［5］冷 文 兵 ，吴 锡 坤 ，梁 奕 清 ，罗 铭 强 .铝 合 金 搅 拌 摩 擦 焊 接 接 头 组 织 与 性 能 的 研 究 进 展 [J].轻 合 金 加 工 技 术 ，2011，39(7)：15-18,55.
H2O2+2FeSO4+H2SO4= Fe2(SO4)3+2H2O 2 价铁被氧化成 3 价铁，氧化后不同配比试液，分别对酸、碱、中 性污水，进行絮凝试验。 但由于氧化试液，停留一段时间后，颜色明显 由红变黄褐色 ，且有少量沉淀 。 分析有氢氧化铁的生成 。 故氧化试验结 果与未氧化试验，没有明显区别，至于大生产空气鼓风氧化效果，还需 进一步探索。 （5）亚 铁 在 硫 酸 铝 溶 液 中 的 溶 解 度 试 验 ： 为了将试验用于大生产，我们还特对硫酸亚铁在硫酸铝溶液中的 溶解度作进行了试验。 找出了亚铁在一定浓度的硫酸铝溶液中，不同 温度下的溶解度，为实际生产的掺配应用，提供了依据。 4.试 验 数 据 分 析 及 结 论 通过数次试验观察及数据统计，不同配比对酸、碱、中性污水的絮 凝效果，碱性污水澄清液的浊度值，在 0.5 到 1.7 之间，酸性、中性污水 澄清液的浊度值在 13 至 120 之间。 可见在同样的条件下，不同配比试 液对碱性污水的处理，其澄清液的浊度远远小于偏酸性、及中性污水 澄清液的浊度值。 在不同配比试液对酸性污水的处理中，不同配比比 较，2∶1 左右效果稍好；在对中性污水的处理中，3∶1 左右效果稍好。 总 的来讲，从目前试验情况来看，七水硫酸亚铁与硫酸铝掺配，生产低分 子 复 合 絮 凝 剂 ，最 适 宜 对 偏 碱 性 污 水 的 絮 凝 处 理 ，其 最 佳 配 比 3∶1 左 右。 5.经 济 效 益 分 析 七水硫酸亚铁与硫酸铝掺配进行铝铁复合聚凝剂的生产，可使钛 白副产硫酸亚铁得到有效利用，开拓了亚铁市场，使其变废为宝，同时 大 大 降 低 了 硫 酸 铝 的 净 水 剂 成 本 ，如 果 亚 铁 价 格 按 60 元/吨 计 ，按 目 前 我 公 司 硫 酸 铝 成 本 状 况 ，净 水 剂 按 3∶1 掺 配 生 产 时 ，吨 铝 可 降 成 本 100 元左右。 以上是在硫酸铝与硫酸亚铁掺配生产净水剂方面的一点粗浅探
2.试 验 方 案 2.1 试验仪器、用品 ZR4-6 混 凝 试 验 搅 拌 机 ，SZD-1 型 散 射 光 浊 度 仪 。 成 品 硫 酸 铝 （AL2O3 含量 15.84%，Fe 含量 0.33%）、七水硫酸亚铁（Fe 含量 17.9% 折 AL2O3 含量：25.57%，FeSO4.7H2O 含量：91.51% ）。 2.2 试验方法 （1）成品硫酸铝与硫酸亚铁共 取 100g，分 别 配 成 硫 酸 铝 比 硫 酸 亚
索，还有待进一步试验研究，其结论、观点仅供同行参考。 科 ● 【参考文献】
［1］无机盐工业手册．
●
（上接第 291 页）而 提 高 焊 接 的 质 量 。 科
【参考文献】 ［1］王 亚 荣 ，黄 文 荣 ，莫 仲 海 ，余 洋.2A14 高 强 铝 合 金 电 子 束 焊 接 头 缺 陷 分 析[J]. 焊 接 学 报 ，2013，34(3)：109-112. ［2］郑世达，易耀勇，易江龙.铝及铝合金焊接在工程中易出现的几种缺陷分析及
1．项 目 原 理 钛 白 母 液 酸 （ 一 般 20％ 左 右 ） 中 所 含 铁 大 部 分 为 七 水 硫 酸 亚 铁 （FeSO4.7H2O），FeSO4.7H2O 在温度达到 90℃以上时，脱 去 6 个 结 晶 水 ， 变成一水硫酸亚铁（FeSO4.H2O），在 300℃以上时，失去全部结晶水，所 以 在 我 公 司 一 般 的 加 热 工 艺 设 施 中 ，一 般 在 100～300℃范 围 ，所 以 在
【关键词】硫酸铝;硫酸亚铁;配比;混凝试验;净水剂;研究
钛白母液酸净化降铁后，用于硫酸铝净水剂的生产，我分公司降 低硫酸单耗、完成公司责任制目标、提高产品竞争力的重要举措。
铝铁系复合絮凝剂，是当代絮凝剂研究的热门话题，我公司有年 产 5 万 吨 钛 白 的 生 产 工 艺 ，年 副 产 亚 铁 （FeSO4.7H2O）18 万 吨 左 右,由 于销路不畅,造成大量库存积压，而这对铝铁系聚凝剂的研究，和亚铁 在硫酸铝生产中的应用，提供了一个有利的条件。 为亚铁寻找出路，同 时也为硫酸铝的节能降耗谋发展，在公司领导的大力支持下，我硫酸 铝分公司与公司研发中心，相互配合，对硫酸铝和硫酸亚铁掺配生产 铝铁复合絮凝剂进行了试验研究。
试 液 加 入 量=[3×10-5×污 水 量]/[试 液 中 （AL2O3+Fe2O2）]的 百 分 含 量 。 （以质量单位计）。
3.试 验 步 骤
ห้องสมุดไป่ตู้
（1）对 中 性 污 水 的 试 验 ：观 察 现 象 ，沉 降 后 清 液 混 浊 ，聚 凝 效 果 差 。 （2）对偏酸性污水试验：污水中加入少量稀盐酸，PH 值调 至 5～6， 进行不同配比试验，沉降后清液混浊，聚凝效果与中性污水效果相近， 聚凝效果不明显。 观察现象，胶体颗粒小，沉降慢。 （3）对偏碱性污水试验：用 NH4OH 溶液将污水 PH 值调至 8～9，进 行不同配比试验，观察现象，胶体颗粒大，成片状，且迅速下沉，沉降后 液体非常澄清与清水同，聚凝效果明显。 （4）考虑到 Fe2+没有 Fe3+絮凝效果好，由于亚铁中含有少量游离硫 酸 ，所 以 加 入 一 定 量 的 过 氧 化 氢 熔 液 （30%）使 硫 酸 亚 铁 在 酸 性 条 件 下，被氧化成 Fe2(SO4)3,其方程式如下：
325
铁为：先在大的范围内试验，然后根据试验现象和结果，缩小范围。 同 时考虑到亚铁掺配量太少，与纯硫酸铝效果接近，另外也没有太大的 经济效益，故通过试验筛选，最终在 1：1 至 10：1 范围内进行试验。 按 不同配比称量后，加 500ml 水，搅拌稀释成溶液以下称试液。
（2）取 污 水 800ml，按 （AL2O3+Fe2O2）计 ，加 入 比 例 按 30PPm，加 量 如下：
2013 年 23 期
利用硫酸铝和硫酸亚铁生产净水剂的试验探索
李爱荣 （河南佰利联化学股份有限公司 河南 焦作 454191）
【摘 要】通过对硫酸铝和硫酸亚铁不同配比时的混凝试验研究，找出最佳配比范围和应用条件，从而指导生产，增加低分子铁铝复合聚凝 剂产品，同时为硫酸亚铁开拓市场，也使硫酸铝在节能降耗方面有突破性的进展。
一定时间内，七水亚铁转换为一水亚铁，一水亚铁不溶于水和酸，悬浮 于溶液中或形成沉淀，固液分离后，可将其除去，升温方法有两种：一 种是对废酸进行加热浓缩的方法， 在母液酸浓度不断提高的情况下， 沸点随之不断提高，所以溶液系统温度不断提高。 查有关资料可知，硫 酸浓度由 20％生至 100％时，沸点范围 104～274℃。 在加热的温度范围 内，亚铁脱水，形成沉淀。 第二种 方 法 是 用 98％酸 与 20％母 液 酸 直 接 掺配，利用高浓度酸稀释过程中所放出的热量，来升高溶液温度，同时 FeSO4.7H2O 脱水时也会放出一定热量。 资料中浓硫酸稀释热曲线图显 示，浓硫酸稀释浓度在 55～75％浓度时，稀释热最大。 所以结合硫酸铝 的生产工艺，考虑综合效益，并根据分公司小试结果，确定用硫酸铝和 硫酸亚铁直接掺配的方法，进行净水剂生产。
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预 防 [J].材 料 研 究 与 应 用 ，2012，6(3)：198-203. ［3］何建军，李玉斌，李盛和，谢志强.7075 铝合金搅拌摩擦焊焊接缺陷研究[J].热 加 工 工 艺 ，2012，41(1)：29-31. ［4］孙 福 娟 ，胡 芳 友 ，仝 崇 楼 ，苏 洪 波 .消 除 铝 合 金 激 光 焊 接 缺 陷 与 提 高 焊 缝 强 度 研 究 [J].现 代 制 造 工 程 ，2006(6)：78-80,125. ［5］冷 文 兵 ，吴 锡 坤 ，梁 奕 清 ，罗 铭 强 .铝 合 金 搅 拌 摩 擦 焊 接 接 头 组 织 与 性 能 的 研 究 进 展 [J].轻 合 金 加 工 技 术 ，2011，39(7)：15-18,55.
H2O2+2FeSO4+H2SO4= Fe2(SO4)3+2H2O 2 价铁被氧化成 3 价铁，氧化后不同配比试液，分别对酸、碱、中 性污水，进行絮凝试验。 但由于氧化试液，停留一段时间后，颜色明显 由红变黄褐色 ，且有少量沉淀 。 分析有氢氧化铁的生成 。 故氧化试验结 果与未氧化试验，没有明显区别，至于大生产空气鼓风氧化效果，还需 进一步探索。 （5）亚 铁 在 硫 酸 铝 溶 液 中 的 溶 解 度 试 验 ： 为了将试验用于大生产，我们还特对硫酸亚铁在硫酸铝溶液中的 溶解度作进行了试验。 找出了亚铁在一定浓度的硫酸铝溶液中，不同 温度下的溶解度，为实际生产的掺配应用，提供了依据。 4.试 验 数 据 分 析 及 结 论 通过数次试验观察及数据统计，不同配比对酸、碱、中性污水的絮 凝效果，碱性污水澄清液的浊度值，在 0.5 到 1.7 之间，酸性、中性污水 澄清液的浊度值在 13 至 120 之间。 可见在同样的条件下，不同配比试 液对碱性污水的处理，其澄清液的浊度远远小于偏酸性、及中性污水 澄清液的浊度值。 在不同配比试液对酸性污水的处理中，不同配比比 较，2∶1 左右效果稍好；在对中性污水的处理中，3∶1 左右效果稍好。 总 的来讲，从目前试验情况来看，七水硫酸亚铁与硫酸铝掺配，生产低分 子 复 合 絮 凝 剂 ，最 适 宜 对 偏 碱 性 污 水 的 絮 凝 处 理 ，其 最 佳 配 比 3∶1 左 右。 5.经 济 效 益 分 析 七水硫酸亚铁与硫酸铝掺配进行铝铁复合聚凝剂的生产，可使钛 白副产硫酸亚铁得到有效利用，开拓了亚铁市场，使其变废为宝，同时 大 大 降 低 了 硫 酸 铝 的 净 水 剂 成 本 ，如 果 亚 铁 价 格 按 60 元/吨 计 ，按 目 前 我 公 司 硫 酸 铝 成 本 状 况 ，净 水 剂 按 3∶1 掺 配 生 产 时 ，吨 铝 可 降 成 本 100 元左右。 以上是在硫酸铝与硫酸亚铁掺配生产净水剂方面的一点粗浅探
2.试 验 方 案 2.1 试验仪器、用品 ZR4-6 混 凝 试 验 搅 拌 机 ，SZD-1 型 散 射 光 浊 度 仪 。 成 品 硫 酸 铝 （AL2O3 含量 15.84%，Fe 含量 0.33%）、七水硫酸亚铁（Fe 含量 17.9% 折 AL2O3 含量：25.57%，FeSO4.7H2O 含量：91.51% ）。 2.2 试验方法 （1）成品硫酸铝与硫酸亚铁共 取 100g，分 别 配 成 硫 酸 铝 比 硫 酸 亚
索，还有待进一步试验研究，其结论、观点仅供同行参考。 科 ● 【参考文献】
［1］无机盐工业手册．
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（上接第 291 页）而 提 高 焊 接 的 质 量 。 科
【参考文献】 ［1］王 亚 荣 ，黄 文 荣 ，莫 仲 海 ，余 洋.2A14 高 强 铝 合 金 电 子 束 焊 接 头 缺 陷 分 析[J]. 焊 接 学 报 ，2013，34(3)：109-112. ［2］郑世达，易耀勇，易江龙.铝及铝合金焊接在工程中易出现的几种缺陷分析及
1．项 目 原 理 钛 白 母 液 酸 （ 一 般 20％ 左 右 ） 中 所 含 铁 大 部 分 为 七 水 硫 酸 亚 铁 （FeSO4.7H2O），FeSO4.7H2O 在温度达到 90℃以上时，脱 去 6 个 结 晶 水 ， 变成一水硫酸亚铁（FeSO4.H2O），在 300℃以上时，失去全部结晶水，所 以 在 我 公 司 一 般 的 加 热 工 艺 设 施 中 ，一 般 在 100～300℃范 围 ，所 以 在
【关键词】硫酸铝;硫酸亚铁;配比;混凝试验;净水剂;研究
钛白母液酸净化降铁后，用于硫酸铝净水剂的生产，我分公司降 低硫酸单耗、完成公司责任制目标、提高产品竞争力的重要举措。
铝铁系复合絮凝剂，是当代絮凝剂研究的热门话题，我公司有年 产 5 万 吨 钛 白 的 生 产 工 艺 ，年 副 产 亚 铁 （FeSO4.7H2O）18 万 吨 左 右,由 于销路不畅,造成大量库存积压，而这对铝铁系聚凝剂的研究，和亚铁 在硫酸铝生产中的应用，提供了一个有利的条件。 为亚铁寻找出路，同 时也为硫酸铝的节能降耗谋发展，在公司领导的大力支持下，我硫酸 铝分公司与公司研发中心，相互配合，对硫酸铝和硫酸亚铁掺配生产 铝铁复合絮凝剂进行了试验研究。
试 液 加 入 量=[3×10-5×污 水 量]/[试 液 中 （AL2O3+Fe2O2）]的 百 分 含 量 。 （以质量单位计）。
3.试 验 步 骤
ห้องสมุดไป่ตู้
（1）对 中 性 污 水 的 试 验 ：观 察 现 象 ，沉 降 后 清 液 混 浊 ，聚 凝 效 果 差 。 （2）对偏酸性污水试验：污水中加入少量稀盐酸，PH 值调 至 5～6， 进行不同配比试验，沉降后清液混浊，聚凝效果与中性污水效果相近， 聚凝效果不明显。 观察现象，胶体颗粒小，沉降慢。 （3）对偏碱性污水试验：用 NH4OH 溶液将污水 PH 值调至 8～9，进 行不同配比试验，观察现象，胶体颗粒大，成片状，且迅速下沉，沉降后 液体非常澄清与清水同，聚凝效果明显。 （4）考虑到 Fe2+没有 Fe3+絮凝效果好，由于亚铁中含有少量游离硫 酸 ，所 以 加 入 一 定 量 的 过 氧 化 氢 熔 液 （30%）使 硫 酸 亚 铁 在 酸 性 条 件 下，被氧化成 Fe2(SO4)3,其方程式如下：
325
铁为：先在大的范围内试验，然后根据试验现象和结果，缩小范围。 同 时考虑到亚铁掺配量太少，与纯硫酸铝效果接近，另外也没有太大的 经济效益，故通过试验筛选，最终在 1：1 至 10：1 范围内进行试验。 按 不同配比称量后，加 500ml 水，搅拌稀释成溶液以下称试液。
（2）取 污 水 800ml，按 （AL2O3+Fe2O2）计 ，加 入 比 例 按 30PPm，加 量 如下：