本發明涉及一種聚合氯化硫酸鐵的合成方法。
背景技術：
目前我國鈦白粉產量和鋼鐵的產量居世界前列，但是工藝較落后，鈦白粉多采用硫酸法生產，在生產過程中產生大量含鐵廢硫酸；在鋼鐵電鍍行業采用鹽酸進行除銹，產生大量含鐵廢鹽酸。目前的解決方法多為用堿進行中和，產生大量廢渣，并且成本很高。部分企業為節約成本而偷排，造成環境污染。
目前在我國的污水處理領域，鐵系水處理藥劑是最主要的藥劑。聚合硫酸鐵、三氯化鐵等單一凈水藥劑均在各種紙漿廢水、印染廢水、市政污水等領域有著廣泛的運用。目前這二種產品主要采用鐵礦酸溶法和亞鐵氧化法進行生產，生產成本較高，容易產生污染，制約著生產規模的擴大。
中國專利CN02128373.7《聚合氯化硫酸鐵凈水劑的生產新工藝》公開的方法是：用硫酸亞鐵、氯氣為原材料，用氣液帶壓式內循環方式混合吸收氧化。此方法采用劇毒的危化品氯氣作為氧化劑，反應不易控制，對設備的要求高，如果操作不當造成氯氣泄漏容易造成中毒。
中國專利CN201510202784.0《一種酸洗廢液制備聚合氯化硫酸鐵的方法》公開的方法是：用鋼鐵酸洗廢液、硫酸亞鐵或鐵粉及濃鹽酸、濃硫酸為原材料，加入固體穩定劑磷酸鹽，然后加熱到60-100℃，您加入硝酸鈉、碘化鉀作為催化劑，氧氣作為氧化劑進行反應，涉及的設備有循環反應器、氣體分部器、塔式反應器等，總反應時間13-31小時。該方法操作繁瑣，需要額外能耗加熱，引入太多雜質離子，設備復雜，在實際生產中幾乎不具備可操作性。
中國專利CN200910068445.2《一種用雙氧水氧化制備聚合氯化硫酸鐵的工藝》公開的方法是：以硫酸亞鐵和鹽酸為原料，用過氧化氫進行氧化，用氫氧化鈉調節堿化度，并在老化槽中熟化10天。該方法耗時太長，成本偏高。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是克服現有技術中含鐵廢水處理成本高，效果不理想的缺陷，提供一種聚合氯化硫酸鐵的制備方法。
為了解決上述技術問題，本發明提供了如下的技術方案：
一種聚合氯化硫酸鐵的合成方法，包括以下步驟：
1)、在第一攪拌池里加入含鐵廢硫酸，通過投加七水硫酸亞鐵和硫酸，使溶液中的Fe2+的含量≥4.5wt％，H2SO4的含量≥6.0wt％，得到復配含鐵廢硫酸；
2)、在第二攪拌池里加入含鐵廢鹽酸，通過投加七水硫酸亞鐵和鹽酸，使溶液中的Fe2+的含量≥11wt％，HCl的含量≥6.0wt％，得到復配含鐵廢鹽酸；
3)、在第三攪拌池內按照質量比為1：0.25～1：1.39～1.49加入復配含鐵廢硫酸、復配含鐵廢鹽酸和七水硫酸亞鐵，打入循環氧化反應釜，打開循環泵開始循環；
4)、將氯酸鈉配置成質量分數為40～50wt％的氯酸鈉溶液；
5)、向循環氧化反應釜內加入氯酸鈉溶液，隨著反應進行，反應釜內物料升溫10～15℃，氯酸鈉溶液的總投加時間為5min，氯酸鈉溶液的總投加量與循環氧化反應釜內含鐵廢鹽酸、復配含鐵廢硫酸和七水硫酸亞鐵總質量的質量比為0.0075～0.0094：1；
6)、將亞硝酸鈉配置成質量分數為20～25wt％的亞硝酸鈉溶液；
7)、向循環氧化反應釜內緩慢加入亞硝酸鈉溶液，同時通入氧氣，使反應釜內壓力為0.15～0.30MPa，亞硝酸鈉溶液總投加時間為1.5～3.0h；亞硝酸鈉溶液的總投加量與循環氧化反應釜內含鐵廢鹽酸、復配含鐵廢硫酸和七水硫酸亞鐵總質量的質量比為0.0144～0.0288:1；
8)、當反應溫度到達75±5℃，且物料溫度和循環氧化反應釜內壓力10分鐘內無明顯變化時，反應結束，檢驗合格后，制得聚合氯化硫酸鐵成品。
進一步的，含鐵廢鹽酸中Fe2+含量1.5～4.5wt％，硫酸含量13.0～24.0wt％；含鐵廢鹽酸中Fe2+含量6.0～11.0wt％，鹽酸含量1.5～6.0％。
進一步的，所述步驟7)中氧氣的投加量與亞硝酸鈉溶液的質量比為0.6～0.75：1。
進一步的，化驗合格指產品中全鐵含量為10.0～11.5wt％，Fe2+≤0.1wt％，鹽基度為4～16％。
進一步的，所述七水硫酸亞鐵的有效成分≥85.0wt％，硫酸有效成分為90.0～98.0wt％，鹽酸有效成分30.0～32.5wt％；氯酸鈉、亞硝酸鈉和氧氣的有效成分≥99wt％。
進一步的，所述的循環氧化反應釜包括反應釜主體、循環噴射器和循環泵等組成的一整套設備。
本發明所達到的有益效果是：
一、本發明利用含鐵廢鹽酸和含鐵廢鹽酸制備聚合氯化硫酸鐵，降低了廢酸對環境的污染，變廢為寶，所得產品具有經濟價值，綜合利用了資源。
二、本發明先采用氯酸鈉作為氧化劑，提升了氧化反應的初始速度，使整個系統溫度上升，節省了額外升溫的能耗，對后續催化氧化具有促進作用；然后使用氧氣為氧化劑，避免了使用氯氣或雙氧水的危害，同時節省成本；反應過程無需額外加入其他催化劑和穩定劑，不引入其他雜質離子，保證了產品的質量。
三、整個反應只需2～4小時，氧化反應過程平穩有序，無突然升溫降溫過程，安全可靠，密閉反應，無有害氣體出來，設備和工藝簡便、可行，設備投入低，操作簡單，適合工業化大規模生產。所得的聚合氯化硫酸鐵與傳統聚合硫酸鐵相比，穩定性好，絮凝效果更好，生產成本更低，生產周期明顯縮短，節約能耗，進一步降低了生產成本。
具體實施方式
以下對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。
實施例
一種聚合氯化硫酸鐵的合成方法，包括以下步驟：
1)、在第一攪拌池里加入5.25t含鐵廢硫酸，含鐵廢鹽酸中Fe2+含量為4.0wt％，硫酸含量為20wt％，然后投加0.35t七水硫酸亞鐵和0.4t硫酸，得到復配含鐵廢硫酸；
2)、在第二攪拌池里加入含鐵廢鹽酸，含鐵廢鹽酸中Fe2+含量為8wt％，鹽酸含量為3％。，然后投加0.35t七水硫酸亞鐵和0.4t硫酸，得到復配含鐵廢鹽酸；
3)、將復配含鐵廢硫酸、復配含鐵廢鹽酸打入第三攪拌池內，加入七水硫酸亞鐵8.94t，攪拌均勻后，打入循環氧化反應釜，打開循環泵開始循環；
4)、將氯酸鈉配置成質量分數為40～50wt％的氯酸鈉溶液；
5)、向循環氧化反應釜內加入氯酸鈉溶液，同時升溫10～15℃，氯酸鈉溶液的總投加時間為5min，氯酸鈉溶液的總投加量為188kg；
6)、將亞硝酸鈉配置成質量分數為20～25wt％的亞硝酸鈉溶液；
7)、向循環氧化反應釜內緩慢加入亞硝酸鈉溶液，同時通入氧氣，使反應釜內壓力為0.15～0.30MPa，亞硝酸鈉溶液總投加時間為1.5～3.0h；亞硝酸鈉溶液的總投加量為335kg；通入氧氣總計251kg。
8)、當反應溫度到達75±5℃，且物料溫度和循環氧化反應釜內壓力10分鐘內無明顯變化時，反應結束，分析成分。
9)、分析成分，產品中全鐵含量為10.0～11.5wt％，Fe2+≤0.1wt％，鹽基度為4～16％。
將實施例的聚合氯化硫酸鐵產品與標準聚合硫酸鐵、標準三氯化鐵的凈水效果對比，具體如下：
取本實施例的聚合氯化硫酸鐵產品、標準聚合硫酸鐵、標準三氯化鐵各0.6mL，投入1L某紙漿廠制漿廢水二沉池出水中，進行混凝攪拌試驗，結果如下表所示：
由上表可以看出，本發明的聚合氯化硫酸鐵產品在化學需氧量、色度、懸浮物的去除率上均較普通的聚合硫酸鐵和三氯化鐵有明顯的優勢。
最后應說明的是：以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。