铁基复合型水处理剂FPFS-1及制备方法

　　4.根据权利要求2所述的铁基复合型水处理剂FPFS-1制备方法，其特征在于：FPFS-1产品全铁的质量百分数在11%～13%，盐基度在12%～16%，以Fe2+计还原性物质的质量百分数<0.005%。

　　说明书

　　铁基复合型水处理剂FPFS-1及制备方法

　　【技术领域】

　　本发明涉及铁基复合型水处理剂FPFS-1及制备方法。

　　【背景技术】

　　目前，市场上的水处理剂主要以铝系絮凝剂品种为主。近年来，国内外众多的研究发现，铝是一种慢性毒物。源水在自来水厂经用铝盐絮凝剂处理后，出厂水中的铝含量大幅度增加，并且其中相当多的铝是易被人体吸收和结合的铝，饮用水中的铝对人体的危害比其它来源的铝大，其进入人体后，能在一些组织和器官中积蓄，引发多种疾病。铝积蓄于中枢神经中后会阻遏神经元的传导，使人的记忆力减退或丧失，引发老年性痴呆症等疾病;铝易取代钙进入骨质中，引起骨质疏松转化变形;使肾功能发生病变，如肾功能失调、肾衰竭及尿毒症;使血液和心血管发生病变;铝有细胞遗传毒性，对体细胞及生殖细胞有致突变作用。

　　铝盐在水中的使用能造成铝的二次污染，并且使水带涩味，影响水质，而铝的氯化物凝聚剂在水处理过程中，将产生诱癌致畸的化合物。国外如欧美国家制定的饮用水标准中对铝的含量作了严格限制。我国于2001年6月出台了生活饮用水2001卫生规范，其中明确规定了铝的含量≤0.2mg/L。2007年，国家标准委和卫生部联合发布了《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)强制性国家标准，于2007年7月1日起实施。这是21年来首次对1985年发布的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-85)进行修订，规定指标由原标准的35项增至106项。

　　国内外对聚铁的研究虽然起始于八十年代，但到目前为止主要产品还是聚合硫酸铁，由于产品使用性能不佳，Fe2+转化不完全，影响处理效果，加之生产工艺和技术上的原因，导致产品有局限性，无法完全替代铝系产品。

　　【发明内容】

　　本发明提供的是铁基复合型水处理剂FPFS-1及制备方法，本发明铁基复合型水处理剂FPFS-1用式(1)表示：

　　式中n1+n2<3，R为聚丙烯酰胺，分子量为250万～2400万。

　　本发明铁基复合型水处理剂FPFS-1的制备方法具体操作如下：将硫酸亚铁经水溶解，加硫酸，加催化剂反应，使Fe2+全部氧化、聚合形成无机高分子化合物液体聚合硫酸铁;反应温度为室温，反应时间为0.5～4.0小时;物料重量配比为七水硫酸亚铁∶硫酸∶催化剂=100∶4～20∶3～10，然后，在得到的液体聚合硫酸铁中投加有机高分子化合物进行复合，形成胶状的本发明FPFS-1产品。经检测，产品全铁的质量百分数在11%～13%，盐基度在12%～16%，还原性物质(以Fe2+计)的质量百分数<0.005%，复合温度为室温，复合时间为1～10小时，物料重量配比为七水硫酸亚铁∶有机高分子化合物=100∶0.1～3.4。本发明所述催化剂为氯酸盐中的任意一种，氯酸盐主要是钾、钠、钙、镁的氯酸盐，有机高分子化合物为产品式(1)中的R，即分子量为250万～2400万的聚丙烯酰胺。

　　FPFS-1型产品经检测结果如下：

　　项目 FPFS-1产品 密度/g/cm³(20℃) 1.60 全铁的质量分数/% 12.85 还原性物质(以Fe²⁺计)的质量分数/% 0.005 盐基度/% 12.6 不溶物的质量分数/% 0.032 pH(1%水溶液) 2.56 镉(Cd)的质量分数/% 0.0001 汞(Hg)的质量分数/% 0.00001 铬[Cr(Ⅵ)]的质量分数/% 0.00001 砷(As)的质量分数/% 0.00005 铅(Pb)的质量分数/% 0.0002 1^#有机高分子化合物的质量分数/% 1.0

　　本发明FPFS-1产品是一种新型、高效、环保型的水处理絮凝剂化学品，呈褐色胶状，是一种含高价铁的无机-有机复合型高分子化合物，在水中极易溶解形成水溶液，其中Fe3+有很强的水解-聚合-沉淀趋势。在水溶液中水解后可产生多种高价和多核络合离子。

　　本发明FPFS-1产品具有如下特点：

　　①.在无机高分子化合物聚合硫酸铁中引入阴离子和有机高分子化合物;

　　②.铁含量高，盐基度高，含铁13～14%的产品，盐基度高达16.5%，即聚合度高;

　　③.有害杂质低，安全性高。汞、铬含量为0.00001%，砷含量小于0.00005%，铅含量0.0002%，镉含量0.0001%;不含硝酸盐和亚硝酸盐，从而可在自来水行业使用，而国内大多数产品只能用于废水处理;

　　④.稳定性好，适应范围广，使用PH值范围为4～11，适应于高、中、低浊度的源水和工业废水，污水处理。产品存放一年以上也不会分层，无沉淀物;

　　⑤.产品水溶性好，使用方便。凡国内目前使用无机絮凝剂的用户，无需其它设备投入，完全能进行产品的替代。不需任何外加助剂，不改变原用品种的水处理工艺流程其效果显著优于目前国内广泛使用的聚合氯化铝和聚合硫酸铁产品。

　　【具体实施方式】

　　聚合硫酸铁与有机高分子化合物的复合是关键点和难点所在。为此，我们做了大量的工作，其中不断地围绕其复合工艺及其复合的产品的水处理效果反复进行小试研究和产品絮凝效果的杯罐试验。经过不断改进和完善，最后，我们从几十种生活饮用水型有机高分子化合物中筛选出了分子量为250万～2400万的聚丙烯酰胺有机高分子化合物。其既能与聚合硫酸铁很好地相容复合，同时得到的胶状产品水处理絮凝效果非常明显。经与聚合硫酸铁、聚合氯化铝等产品进行对比试验，水处理效果最好。经红外光谱分析，其结构不同于聚合硫酸铁。是一种新的结构的新型复合型产品。从水处理效果和产品成本两方面综合平衡。我们又进行了有机高分子化合物的用量试验，最后确定了其用量的综合平衡点。

　　实例1：

　　在反应设备中加水42公斤，开动搅拌。缓慢加入浓硫酸5公斤，再加入七水硫酸亚铁100公斤，同时加入氯酸钾4公斤。在室温下氧化聚合2小时，加入分子量为500万的聚丙烯酰胺0.21公斤，继续复合3小时，得到褐色胶状的FPFS-1产品。产品重量151公斤。

　　实例2：

　　在反应设备中加水50公斤，开动搅拌。缓慢加入浓硫酸15公斤，再加入七水硫酸亚铁150公斤，同时加入氯酸镁9.5。在室温下氧化聚合2小时，加入分子量1200万的聚丙烯酰胺1.2公斤，继续复合3小时，得到褐色胶状的FPFS-1产品。产品重量225公斤。

　　实例3：

　　在反应设备中加水26公斤，开动搅拌。缓慢加入浓硫酸24公斤，再加入七水硫酸亚铁120公斤，同时加入氯酸钙10公斤。在室温下氧化聚合2小时，加入分子量为2400万的聚丙烯酰胺0.7公斤，继续复合4小时，得到褐色胶状的FPFS-1产品。产品重量180公斤。

　　实例4：

　　在反应设备中加水30公斤，开动搅拌。缓慢加入浓硫酸21公斤，再加入七水硫酸亚铁140公斤，同时加入氯酸钠14公斤。在室温下氧化聚合2小时，加入分子量为1000万的聚丙烯酰胺4公斤，继续复合6小时，得到褐色胶状的FPFS-1产品。产品重量210公斤。