鞏義市浩捷水處理材料有限公司聚合氯化鐵對高濁度水的絮凝效果優(yōu)于其他聚鐵和聚鋁絮凝劑
聚合氯化鐵的性能和用途：聚合氯化鐵又稱堿式氯化鐵,簡稱PFC,是一種新型的高效無機高分子絮凝劑,化學(xué)式為reZ(OH)。聚合氯化鐵目前主要是液體產(chǎn)品,外觀為黑褐色透明液體,密度為1.15一1.30,PH值1.4一2.0。該產(chǎn)品為無機高分子化合物,穩(wěn)定性較差,按一般方法生產(chǎn)的產(chǎn)品穩(wěn)定期只有幾天至幾個月。采用我校生產(chǎn)技術(shù)制得的產(chǎn)品穩(wěn)定期在兩年以上,仍能保持優(yōu)異的絮凝性能。聚合氯化鐵的絮凝機理與聚合氯化鋁相同,在水中提供的聚鐵經(jīng)基配離子對懸浮在水中的粒子具有很強的吸附力,對高濁度水的絮凝效果優(yōu)于其他聚鐵和聚鋁絮凝劑,對污泥具有強脫水作用。本產(chǎn)品可用于源水凈化及印染、造紙、洗煤、食品、制革等廢水和城市生活污水的處理。特別是對高濁度的原水、堿性印染廢水的處理,優(yōu)于其他絮凝劑,它不僅具有明顯的除濁效果,而且具有良好的脫色性。聚合氯化鐵的生產(chǎn)工藝以廢鐵屑或氧化鐵與鹽酸和氯氣反應(yīng)制得的三氯化鐵為原料,采用中和法生產(chǎn)聚合氯化鐵。即將堿性物質(zhì)和穩(wěn)定劑直接加人到三氯化鐵溶液中,使其聚合、熟化制得聚合三氯化鐵。
因含鐵原料的不同，目前生產(chǎn)聚合氯化鐵的工藝也不同。在以鐵礦石、鐵屑、氧化鐵皮、硫鐵礦石為原料進(jìn)行生產(chǎn)時，首先用鹽酸將上述物質(zhì)在一定的條件下溶解，然后采用不同的氧化劑，將剩余亞鐵離子氧化。如果在氧化前控制溶液中HCl的量高于或等于形成氯化鐵所需要的量，即可形成含游離酸的氯化鐵溶液或聚合氯化鐵溶液。如果將鹽酸量控制在低于上述值的范圍內(nèi)，就可以生成不同鹽基度的聚合氯化鐵。氧化亞鐵離子的速度，取決于氧化劑，例如氯酸鹽是很強的氧化劑，在溶液中可以迅速將亞鐵離子氧化，但是由于氯酸鹽的價格較高，以其為原料生產(chǎn)成本較高。氧氣是一種廉價的氧化劑，采用設(shè)計合理的工藝和設(shè)備，同樣可以達(dá)到接近氯酸鹽的氧化速度，并且可以大幅度降低成本。鹽基度取決于溶液中氯離子與鐵離子的比例〔4，5〕。反應(yīng)式(1)～(5)給出了氧氣氧化法反應(yīng)機理。
HCl＋MNO2＝HNO2＋MCl (1)
HCl＋HNO2＋FeCl2＝FeCl3＋NO＋H2O (2)
2NO＋O2＝2NO2 (3)
2HCl＋NO2＋2FeCl2＝2FeCl3＋NO↑＋H2O (4)
總反應(yīng)式為
4FeCl2＋（2－n)HCl＋O2＝2Fe2（OH）nCl6－n＋2（1－n)H2O
式中：M是堿金屬離子或堿土金屬離子；0≤n＜2。
由上述反應(yīng)式可以知道，氮氧化物催化氧化亞鐵離子的反應(yīng)是一個典型的氣液反應(yīng)，因此決定反應(yīng)速度的因素在NO的氧化速度和NO2的溶解速度，而NO的氧化速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于后者，所以加快NO2的溶解成為反應(yīng)速度的決定步驟。加強氣體的溶解通常采用兩種方法，一是增大氣液的接觸表面積，另一種方法是增大氣液相的壓力。國內(nèi)外在解決氮氧化物催化氧化氯化亞鐵時，也是從這兩方面著手。上述反應(yīng)的催化劑不僅僅限可與氯化亞鐵發(fā)生作用的氮氧化物，在氯化亞鐵的混合液中可溶的亞硝酸鹽和亞硝酸、硝酸鹽及硝酸均對于該反應(yīng)同樣具有催化作用。采用反應(yīng)釜或者反應(yīng)塔，都可以用來生產(chǎn)聚合氯化鐵。聚合氯化鐵具有強烈水解的傾向，其穩(wěn)定性低于聚合硫酸鐵，在合成過程中應(yīng)加入少量的穩(wěn)定劑，它們對于提高聚合氯化鐵的鹽基度和穩(wěn)定性有一定作用。
目前在我國不少鋼鐵加工單位使用鹽酸酸洗工藝，這部分廢酸目前尚未得到充分利用。通常是將廢酸與鐵屑反應(yīng)制備三氯化鐵溶液。雖然氯化鐵溶液是一種非常好的混凝劑，但是由于該溶液中含有大量的游離酸，在使用中對于設(shè)備的腐蝕嚴(yán)重，從而使應(yīng)用范圍受到一定的限制。聚合氯化鐵溶液中含有大量的聚合陽離子，可以從高水平發(fā)揮混凝作用，同時聚合氯化鐵具有一定的鹽基度，其酸性低于氯化鐵溶液，腐蝕性相對來講較弱，因此是一種較理想的混凝劑。鋼鐵鹽酸酸洗液是一種廉價的制備聚合氯化鐵的原料，在此我們介紹以其為主要原料合成聚合氯化鐵的機理和工藝。
合成時先將含有氯化亞鐵和鹽酸的混合液加入貯罐中，并補加一定量的穩(wěn)定劑。在反應(yīng)塔頂部引入氯化鐵溶液和亞硝酸鈉，在反應(yīng)塔底部引入氧氣，溶液流經(jīng)填料表面時，使氣液充分接觸，達(dá)到氧化氯化亞鐵的目的。反應(yīng)過程中通過循環(huán)泵的作用保持液體在填料反應(yīng)塔和貯罐之間不斷循環(huán)，使亞鐵不斷氧化，直至亞鐵完全氧化。反應(yīng)過程中保持溶液的溫度在40～90℃范圍內(nèi)，以利于絡(luò)合物的分解。這種方法與以前介紹的反應(yīng)塔法生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法基本相同。聚合氯化鐵指標(biāo)：Fe3＋為8%～13%，鹽基度為6%～12%，F(xiàn)e2＋≤0.1%。
如果以鹽酸和鐵屑生產(chǎn)聚合氯化鐵，生產(chǎn)成本較高，如果以廢鹽酸或鹽酸酸洗廢液為原料時，成本相對來講要低一些，另外也可以采用氯氣—氧氣聯(lián)合氧化的方法，先用氯氣氧化一部分亞鐵離子，再用氧氣氧化剩余的亞鐵離子，這樣進(jìn)一步降低成本。目前，國內(nèi)很多生產(chǎn)聚合硫酸鐵的設(shè)備進(jìn)行一定的改造，就可以生產(chǎn)聚合氯化鐵。
聚合氯化鐵(PFC)物化性能：棕黃色粘稠液體。相對密度1.450，酸性，易溶于水。聚合氯化鐵是20世紀(jì)80年代后期，針對鋁鹽絮凝劑殘留鋁對人體帶來嚴(yán)重危害及鋁的生物毒性等問題，鐵鹽絮凝劑混凝效果差、產(chǎn)品穩(wěn)定性不好等不足，研制開發(fā)的新型無機高分子絮凝劑。聚合氯化鐵絮凝效果與三氯化鐵比較要高得多。當(dāng)處理的水溫較低時，效果更明顯。
制備方法：
在三氯化鐵溶液中加入氫氧化鈉，生成堿式氯化鐵一鈉，加入氫氧化鈣生成堿式氯化鐵一鈣。要求鐵離子(Fe3+)濃度在0.01～0.75mol/L，氫氧根與鐵的比(OH/Fe)在0～2.5之間。具體配制如下：將10mL 0.5mol/L六水氯化鐵用水稀釋到200mL，在快速攪拌下，緩慢地加入50mL 0.25mol的氫氧化鈉，控制堿化度為11%左右，即為產(chǎn)品。每次制備數(shù)量不宜過多，制備后立即使用。存放不得超過20h，否則溶液將發(fā)生變化。產(chǎn)品應(yīng)用：該產(chǎn)品可用于生活用水及生產(chǎn)給水的凈化處理?？芍苯佑嬃客都踊蜻m當(dāng)稀釋后投加，用做原水處理時有效投加量20～50mg/L，適用pH值范圍廣，處理后水的pH降低不大，不增加水的色度，是一種新型高分子絮凝劑。
制備方法：
在三氯化鐵溶液中加入氫氧化鈉，生成堿式氯化鐵一鈉，加入氫氧化鈣生成堿式氯化鐵一鈣。要求鐵離子(Fe3+)濃度在0.01～0.75mol/L，氫氧根與鐵的比(OH/Fe)在0～2.5之間。具體配制如下：將10mL 0.5mol/L六水氯化鐵用水稀釋到200mL，在快速攪拌下，緩慢地加入50mL 0.25mol的氫氧化鈉，控制堿化度為11%左右，即為產(chǎn)品。每次制備數(shù)量不宜過多，制備后立即使用。存放不得超過20h，否則溶液將發(fā)生變化。產(chǎn)品應(yīng)用：該產(chǎn)品可用于生活用水及生產(chǎn)給水的凈化處理?？芍苯佑嬃客都踊蜻m當(dāng)稀釋后投加，用做原水處理時有效投加量20～50mg/L，適用pH值范圍廣，處理后水的pH降低不大，不增加水的色度，是一種新型高分子絮凝劑。
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