公开(公告)日2010.07.28
IPC分类号C02F1/52; C02F101/20; C02F1/66; C02F9/04
摘要
本发明涉及一种利用氟钛酸钾生产的含铁废水制备聚合氯化硫酸铁净水剂的方法。它采用直接利用氟钛酸钾生产排放的含铁废水为原料，通过加入绿矾和工业硫酸调节总铁浓度和酸度，并加入磷酸盐-酒石酸盐复合稳定剂，在常压下，用氧化剂于60～90℃下使其中Fe2+氧化成Fe3+并水解聚合生成聚合氯化硫酸铁的技术方案。本发明方法充分利用了氟钛酸钾生产的含铁废水制备出高效的聚合氯化硫酸铁，克服了原含铁废水处理工艺效果不佳，二次污染严重的的缺陷;不仅实现氟钛酸钾生产废水的零排放，而且不产生新的污染，达到了变废为宝的目的。本发明方法，工艺流程简单，条件温和，操作、控制容易，不需要特殊或复杂的设备，投资少，见效快，具有较显著的经济效益和环境效益，便于普及推广和实现工业化。本发明产品适合作各种工业废水、生活污水的处理剂，特别是高浊度污水的处理剂。
权利要求书
1.利用氟钛酸钾生产的含铁废水制备聚合氯化硫酸铁净水剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)氟钛酸钾生产的含铁废水经过滤除去不溶性杂质，转入反应器中，加入绿矾使溶液中总铁离子浓度不低于2.5mol/L，加入质量百分浓度为92～98%的工业硫酸使H+与总铁摩尔比为0.52～0.69∶1，按磷与总铁摩尔比为0.09～0.15∶1加入磷酸盐-酒石酸盐复合稳定剂，加热到50～90℃溶解制成溶液;
(2)按与上述溶液中Fe2+的化学计量比为1～1.05∶1的比例缓慢加入氧化剂，在60～90℃反应0.5～1.5h，即得聚合氯化硫酸铁净水剂。
2.根据权利要求1所述的利用氟钛酸钾生产的含铁废水制备聚合氯化硫酸铁净水剂的方法，其特征在于，步骤(1)中氟钛酸钾生产的含铁废水，其有效成分为：总铁浓度为0.80～1.35mol/L，亚铁浓度为0.59～0.96mol/L，H+浓度为0.70～1.20mol/L，Cl-浓度为1.45～2.40mol/L。
3.根据权利要求1所述的利用氟钛酸钾生产的含铁废水制备聚合氯化硫酸铁净水剂的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的反应器为耐腐蚀的敞开式反应器。
4.根据权利要求1所述的利用氟钛酸钾生产的含铁废水制备聚合氯化硫酸铁净水剂的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的磷酸盐-酒石酸盐复合稳定剂中磷酸盐为磷酸盐、磷酸一氢盐、磷酸二氢盐、焦磷酸盐等一种或两种以上的混合物，酒石酸盐为酒石酸钾钠、酒石酸钠、酒石酸钾或酒石酸氢钾，酒石酸盐与磷酸盐中的磷的摩尔比为0.1～0.2∶1。
5.根据权利要求1所述的利用氟钛酸钾生产的含铁废水 制备聚合氯化硫酸铁净水剂的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的氧化剂为氯酸盐、次氯酸盐、硝酸或双氧水。
6.根据权利要求1所述的利用氟钛酸钾生产的含铁废水制备聚合氯化硫酸铁净水剂的方法，其特征在于，所述的聚合氯化硫酸铁净水剂产品，其盐基度B=7～14%，总铁百分含量TFe≥9.5%，20℃时密度ρ≥1.35g/cm3。
说明书
利用氟钛酸钾生产的含铁废水制备聚合氯化硫酸铁净水剂的方法
技术领域
本发明涉及环保领域及资源利用，尤其是涉及利用氟钛酸钾生产的含铁废水制备聚合氯化硫酸铁净水剂的方法。
背景技术
氟钛酸钾主要用于铝加工和轻金属溶炼中，用作制造铝、钛、硼合金中的添加剂;也可用作聚丙烯合成的催化剂、橡胶胶凝剂、金属钛的原料、钛的制造、皮革和棉织品媒染剂等。氟钛酸钾生产的一般方法为：氢氟酸与钛铁矿反应生成六氟钛铁，再与KCl反应生成氟钛酸钾。生产过程中产生大量的废水，废水产生量一般为4～5m3废水/吨氟钛酸钾，主要含有FeCl2、酸、氯化钾和少量的氟钛酸钾等，其中总铁含量在50g/L以上，pH值小于1。对该种废水的处理，目前一般是采用石灰乳中和后氧化，生成氢氧化物沉淀，上清液直接排放，沉渣通过压滤分离脱水，得到黑色的滤渣。该方法存在以下问题：①通过中和和压滤等工序仅起到中和酸使废水中的pH值指标达标排放，以及沉淀并分离铁的作用;②产生的含铁废渣渣量大，年产万吨氟钛酸钾的生产规模，产生的渣约2～2.8万吨;③由于氢氧化物沉淀难脱水，致使滤饼含水率高，不便堆放;晾干后送往制砖厂制砖，又存在分散性差等缺点，砖厂不愿使用;并且废渣由于成分复杂，而含铁量又较低，其中铁为20%左右，因此，进一步处置和开发利用困难;④通过这种方法处理，仍有大量废水排放出去。因此，采用以上方法处理含铁废水，对污染的消除作用有限，不仅浪费了铁资源和酸，而且产生大量的难处理的含铁废渣，造成了严重的二次污染。而现有的技术人员在如何处理氟钛酸钾生产的含铁废水方面仍没有取得很好的处理方式和进展。
发明内容
针对上述情况，本发明的目的是提供一种利用氟钛酸钾生产的含铁废水制备聚合氯化硫酸铁净水剂的方法，解决氟钛酸钾生产的含铁废水的污染问题，实现氟钛酸钾生产废水的零排放;同时制得了高效高附加值的聚合氯化硫酸铁净水剂，达到了含铁废水的资源化利用、变废为宝的双重效果。
本发明制备方法工艺简单、可靠，反应条件要求不高，易于控制，反应时间短，生产效率高，成本低，不产生新的污染，便于普及推广和实现工业化生产。
为实现上述目的，利用氟钛酸钾生产的含铁废水制备聚合氯化硫酸铁净水剂的方法，包括以下步骤：
(1)氟钛酸钾生产的含铁废水经过滤除去不溶性杂质，转入反应器中，加入绿矾使溶液中总铁离子浓度不低于2.5mol/L，加入质量百分浓度为92～98%工业硫酸使H+与总铁摩尔比为0.52～0.69∶1，按磷与总铁摩尔比为0.09～0.15∶1加入磷酸盐-酒石酸盐复合稳定剂，加热到50～90℃溶解制成溶液;
(2)按与上述溶液中Fe2+的化学计量比为1～1.05∶1的比例缓慢加入氧化剂，在60～90℃反应0.5～1.5h，即得聚合氯化硫酸铁净水剂。
步骤(1)中氟钛酸钾生产的含铁废水，其有效成分为：总铁浓度为0.80～1.35mol/L，亚铁浓度为0.59～0.96mol/L，H+浓度为0.70～1.20mol/L，Cl-浓度为1.45～2.40mol/L。
步骤(1)中所述的反应器为耐腐蚀的敞开式反应器。
步骤(1)中所述的磷酸盐-酒石酸盐复合稳定剂中的磷酸盐为磷酸盐、磷酸一氢盐、磷酸二氢盐、焦磷酸盐等一种或两种以上的混合物，酒石酸盐为酒石酸钾钠、酒石酸钠、酒石酸钾或酒石酸氢钾，酒石酸盐与磷酸盐中的磷的摩尔比为0.1～0.2∶1。
步骤(2)中所述的氧化剂为氯酸盐、次氯酸盐、硝酸或双氧水。
所述的聚合氯化硫酸铁净水剂产品，其盐基度B=7～14%，总铁百分含量TFe≥9.5%，20℃时密度ρ≥1.35g/cm3。
本发明利用氟钛酸钾生产的含铁废水制备聚合氯化硫酸铁净水剂的方法，它采用以氟钛酸钾生产排放的含铁废水为原料，通过加入绿矾和工业硫酸调节总铁浓度和酸度，并加入磷酸盐-酒石酸盐复合稳定剂，通过加入氧化剂在常压下于60～90℃使其中Fe2+氧化成Fe3+并水解聚合生成聚合氯化硫酸铁的技术方案;它充分利用了氟钛酸钾生产的含铁废水，简化了原含铁废水的处理工艺，克服了原含铁废水处理工艺效果不佳，并造成较严重的二次污染的缺陷。
本发明相比现有技术所具有的有益效果：
(I)本发明的工艺转换了思路，从工艺路线上进行突破，即直接利用氟钛酸钾生产排放的含铁废水为原料直接反应生成聚合氯化硫酸铁净水剂，达到了对废水的完全利用，及同时生成净水剂产品的双重效果。
本发明以含铁废水为原料，通过加入绿矾和工业硫酸调节总铁浓度和酸度，并加入磷酸盐-酒石酸盐复合稳定剂，在氧化剂作用下制备聚合氯化硫酸铁净水剂，充分利用了废水中的的酸、铁和水，实现了氟钛酸钾生产的废水“零排放”。
另外，本发明由于加入磷酸盐-酒石酸盐复合稳定剂直接解决了由氟钛酸钾生产排放的含铁废水生产的净水剂不够稳定的疑难问题。
按本发明方法处理每m3废水，可回收铁(以Fe计)44.8～75.6kg，酸(以HCl计)25.6～43.8kg，无废水排放。而采用原石灰乳中和-压滤工艺处理这种含铁废水，每m3废水需石灰0.12～0.20吨，产生成分复杂且难处理的含铁废渣0.15～0.35吨，排放废水0.8m3以上。可见，石灰乳中和-压滤工艺对污染物的去除作用有限，还产生了严重的二次污染。因此本发明的工艺是代表了目前技术和工艺的发展趋势，也是符合环保技术节能的要求的工艺，对于工业化生产有重大意义。
(II)采用本发明方法处理含铁废水，省去了原氟钛酸钾生产中含铁废水处理工艺中的中和和压滤工序，简化原氟钛酸钾生产工艺，还制得了高附加值的且质量稳定的高效净水剂，达到了资源循环利用，变废为宝的目的，而且不产生新的污染。
(III)本发明的制备方法，不仅工艺流程简单，条件温和，操作、控制容易，而且不需要特殊或复杂的设备，投资少，见效快。
(IV)本发明的制备方法，反应速度快，生产效率高;所使用的原料为废水和普通的工业原料，成本不高，具有较显著的经济效益和环境效益;便于普及推广和实现工业化。
本发明产品适合作各种工业废水、生活污水的处理剂，特别是高浊度污水的处理剂。
