復合聚鐵凈水劑的生產方法及其生產設備的制作方法
【專利摘要】本發明屬于化工領域，涉及復合聚鐵凈水劑的生產方法和生產設備。將鈦白粉生產過程中產生的廢硫酸加入反應釜，加入硫酸亞鐵，再加入水，攪拌，使硫酸亞鐵完全溶解；加入雙氧水，直至亞鐵離子完全氧化；加入熱水，當溫度升高至60℃以上，再加入CaAl2O4,控制PH值為2-3；最后分離產物。其生產設備包括反應釜、廢硫酸箱、雙氧水箱和熱水箱，反應釜內設有攪拌器，廢硫酸箱、雙氧水箱和熱水箱分別通過管道和控制閥連接到反應釜；反應釜的頂部設置有加料口和通氣口，底部設置有放料口，所述放料口的下方設置有接料筒。它利用鈦白粉制造過程中產生的廢硫酸和硫酸亞鐵制備復合聚鐵凈水劑，雙重效益。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明屬于化工領域，涉及一種利用鈦白粉制造過程中產生的廢硫酸和硫酸亞鐵 制備復合聚鐵凈水劑的生產方法及其生產設備。 復合聚鐵凈水劑的生產方法及其生產設備
【背景技術】
[0002] 復合聚鐵是在國產凈水劑聚合硫酸鐵（簡稱聚鐵，通用代號PFS)的基礎上發展起 來的又一種新型高效凈水劑，是聚合硫酸鐵和聚合硫酸鋁的復合物，通用代號PFAS。復合聚 鐵凈水劑也稱"聚合硫酸鐵鋁"，復合聚鐵凈水劑與其他無機高分子絮凝劑（如聚合鐵、聚 合鋁等）相比，具有更高的凈化能力。且無"泛黃"現象；對水體亦無二次污染，無毒、無害， 安全可靠。
[0003] 采用硫酸法生產鈦白粉的過程中，每生產1噸鈦白粉，將同時產生7-11噸的廢硫 酸（含硫酸25 %左右），3-4噸的硫酸亞鐵，其中會有一部分的硫酸亞鐵溶解在廢硫酸中。 到目前為止，對如此超大量的廢硫酸，國內尚無既經濟又實用的方法，從根本上解決問題， 只能采用傳統的"堿中和"的方法，做無害化處理，結果產生超大量的污泥送填埋場長期存 放，另外產生更超大量的水溶性鹽類（以硫酸鈉為主）隨水流排入江、河、海洋，以江蘇某鈦 白粉廠為例，每天送往填埋場的污泥高達600多噸，排入長江的水溶性鹽類高達2000多噸。
[0004] 而對于副產品硫酸亞鐵，由于其產量遠高于社會總需求量，故長期處于嚴重的"漲 庫"狀態，該產品嚴禁排放也嚴禁送填埋場，長期以來，都一直是一個嚴重的社會隱患
【發明內容】
[0005] 本發明所要解決的技術問題是，提供一種能夠利用硫酸法生產鈦白粉所產生的廢 硫酸制備具有較高凈水效果的復合聚鐵凈水劑的生產方法及其生產設備，從而降低硫酸法 生產鈦白粉的廢液處理成本，并降低復合聚鐵凈水劑的生產成本。
[0006] 本發明的復合聚鐵凈水劑，其生產方法如下：
[0007] 1)在廢硫酸中加入雙氧水，加入量能使溶解在廢硫酸中的FeSCV決速轉化成 Fe2(S04)3 ;化學反應式為：
[0008] H2S04+2FeS04+H202 = Fe2 (S04) 3+2H20 ;
[0009] 2)采用鋁酸鈣作為引發劑使其與仏504及？62(50 4)3快速產生聚合反應，生成復合 聚鐵和不溶于水的硫酸鈣沉淀物；化學反應式為：
[0010] Fe2 (S04) 3+H2S04+CaAl204+2H 20 = [Fe2 (OH) 2 (S04)丄+ [Al2 (OH) 4S04] n+CaS04。
[0011] 3)將沉淀物分離，剩余的溶液即為復合聚鐵凈水劑。
[0012] 所述步驟1)中，在廢硫酸中加入雙氧水之前，先加入一定量的FeS04水溶液。
[0013] 具體生產步驟如下：
[0014] a):設定好加入的廢硫酸的質量，加入廢硫酸質量0-20%的硫酸亞鐵，再加入硫 酸亞鐵質量5倍的水，攪拌，使硫酸亞鐵完全溶解；最后將廢硫酸加入反應釜；
[0015] b):緩慢加入廢硫酸質量8-12%的雙氧水，直至亞鐵離子完全氧化；
[0016] c):加入熱水，并且使得本步的加水量與第1步的加水量之和為廢硫酸質量的2-3 倍；使反應釜內的溫度升高至60°C以上，再加入CaAl 204，攪拌，控制PH值為2-3,控制反應 溫度在70-80°C ;
[0017] d):分離產物：將沉淀物分離，剩余的溶液即為復合聚鐵凈水劑。
[0018] 將反應過程中反應釜中揮發出的氣體通入到噴淋裝置中進行噴淋，將噴淋后的液 體送到熱水箱，作為下次生產PFAS的用水。
[0019] 分離產物時，將沉淀物放入到甩干機中甩干之后，再運走。
[0020] 它包括反應釜、廢硫酸箱、雙氧水箱和熱水箱，所述反應釜內設置有攪拌器，所述 廢硫酸箱、雙氧水箱和熱水箱分別通過管道和控制閥連接到反應釜；所述反應釜的頂部設 置有一個加料口和通氣口，所述反應釜的底部設置有放料口，所述放料口的下方設置有緩 沖罐，所述放料口通過管道和控制閥連接到緩沖罐。
[0021] 它還包括一個成品罐，所述緩沖罐通過泵、控制閥和管道連接到成品罐，所述成品 罐上設置有成品出料口，所述成品罐的底部設置有沉淀物出料口，所述沉淀物出料口的底 部設置有甩干機，所述所述沉淀物出料口通過管道和控制閥連接到甩干機。
[0022] 所述反應釜的外壁設置有加熱夾套，所述加熱夾套的外壁設置有保溫層，所述加 熱夾套通過外部的自來水、電熱水器以及管道給自身輸送熱水；所述加熱夾套上設置有出 水口，所述出水口通過管道和控制閥連接到熱水箱。
[0023] 所述通氣口通過管道連接到噴淋裝置；所述噴淋裝置的上部設置有排氣口，底部 設置有排水口；所述排水口通過一條支路管道、泵和控制閥連接到熱水箱，通過另一條支路 管道和控制閥連接到加熱夾套的電熱水器。
[0024] 所述甩干機上設置有進水口、廢渣出料口和排水口，所述甩干機的排水口通過管 道和控制閥連接到噴淋裝置。
[0025] 本發明的優點在于：復合聚鐵凈水劑與現有的聚合硫酸鐵凈水劑相比具有以下優 點：1.不用催化劑及工業氧氣。2.加入了聚合硫酸鋁，具有較好的復合效應，凈水效果更 好。3.產品的PH值可達2.5±0.5,與聚合硫酸鐵凈水劑的0.5的PH值相比，具有更大的 適用范圍，可廣泛應用在各類污水處理、工礦自備用水、循環用水等各個領域。4.以鈦白粉 生產過程中產生的廢硫酸及嚴重過剩的硫酸亞鐵為原料，快速聚合而成，整個生產周期不 到1小時，1噸廢硫酸可產生成品3-4噸，生產效率極高，成本極低。5.生產全過程沒有廢 水、廢氣、廢渣排放，只產生少量殘渣（主要成分為石膏CaS0 4及少量砂子，經甩干處理后形 成陰干狀泥餅，可隨煤渣作為建筑材料使用。6.生產設備投資少，1-2人即可組織生產，操 作技術難度小，人員經簡單培訓后，即可獨立承擔生產任務，用水單位可自產自用，一天的 產量即可使用幾天，打破凈水劑非得由專業生產廠生產的老傳統。7.目前國內鈦白粉廠采 用"堿中和"無害化處理方法，每處理1噸廢硫酸，綜合成本都在1000元以上，但是，可以用 這1000元在1-2個小時內，使5噸左右的廢酸產出20噸左右的復合聚鐵凈水劑，其經濟效 益、社會效益、環境效益極佳。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026] 圖1是本發明制備復合聚鐵凈水劑的生產設備的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027] 實施例1 :一種復合聚鐵凈水劑PFAS-1的生產方法，具體步驟如下：
[0028] a):將廢硫酸加入反應釜；
[0029] b):緩慢加入廢硫酸質量8%的雙氧水（H202)，攪拌10分鐘，直至亞鐵離子完全氧 化，此時溶液中的主要成分為H 2S04和Fe2 (S04) 3 ;
[0030] c):加入廢硫酸質量2. 5倍的熱水，使反應釜內的溫度升高至60°C以上，再加入廢 硫酸質量16%的CaAl204，攪拌，控制PH值為2. 5,控制反應溫度在70-80°C;產品的化學反 應式為：Fe2(S04) 3+H2S04+CaAl204+2H 20 = [Fe2(0H)2(S04)丄+[Al2(0H) 4S04]n+CaS04。
[0031] d):分離產物，CaS04F溶于水，沉結在底部，將沉淀物分離，上部的溶液即為復合 聚鐵凈水劑。
[0032] 將反應過程中反應釜中揮發出的氣體通入到噴淋裝置中進行噴淋，將噴淋后的液 體送到熱水箱，作為下次生產的用水。
[0033] 分離產物時，將沉淀物輸送到甩干機中甩干之后，再運走。
[0034] 取鎮江市生活污水作為樣本，檢測其中CODcr的含量為122,加入質量比0. 4%的 PFAS-1復合聚鐵凈水劑，攪拌15分鐘，取其上清液，測得CODcr的含量為60,遠低于《地表 水和污水監測技術規范HJ/T91-2002》CODcr -級排放標準。
[0035] 實施例2 :-種復合聚鐵凈水劑PFAS-2的生產方法，具體步驟如下：
[0036] a):先設定要加入反應釜的廢硫酸的質量，加入廢硫酸質量20%的硫酸亞鐵，再 加入硫酸亞鐵質量5倍的水，攬祥，硫酸亞鐵完全溶解；最后將設定量的廢硫酸加入反應 釜；
[0037] b):緩慢加入廢硫酸質量12%的雙氧水（H202)，攪拌15分鐘，直至亞鐵離子完全氧 化，此時溶液中的主要成分為H 2S04和Fe2 (S04) 3 ;
[0038] c):加入廢硫酸質量2. 5倍的熱水，使反應釜內的溫度升高至60°C，再加入廢硫酸 質量19%的CaAl204，攪拌，控制PH值為2. 5,控制反應溫度在70-80°C;產品的化學反應式 S^edSCWHjOdCaAlA+SH^EFedOHVSOH+EAldOHhSOJn+CaSCV
[0039] d):分離產物，CaS04F溶于水，沉結在底部，將沉淀物分離，剩余的溶液即為復合 聚鐵凈水劑。
[0040] 取鎮江市生活污水作為樣本，檢測其中CODcr的含量為122,經PFAS-2獲得的凈水 劑處理，加入量為污水質量的0. 4%，處理后CODcr為79,達到《地表水和污水監測技術規范 HJ/T91-2002》CODcr -級排放標準，經處理后的污水清澈透明，多日放置不變，處理效果較 好。
[0041] 如圖所示：一種制備如權利要求1所述的復合聚鐵凈水劑的生產設備，它包括反 應釜01、廢硫酸箱03、雙氧水箱04和熱水箱05,所述反應釜01內設置有攪拌器011，所述 廢硫酸箱03、雙氧水箱04和熱水箱05分別通過管道和控制閥連接到反應釜01 ;所述反應 釜01的頂部設置有一個加料口 012和通氣口 013,所述反應釜01的底部設置有放料口 014， 所述放料口 014的下方設置有緩沖罐06,所述放料口 014通過管道和控制閥連接到緩沖罐 06 〇
[0042] 它還包括一個成品罐02,所述緩沖罐06通過泵、控制閥和管道連接到成品罐02， 所述成品罐02上設置有成品出料口 021，所述成品罐02的底部設置有沉淀物出料口 022， 所述沉淀物出料口 022的底部設置有甩干機07,所述所述沉淀物出料口 022通過管道和控 制閥連接到甩干機07。
[0043] 所述反應釜01的外壁設置有加熱夾套015,所述加熱夾套015的外壁設置有保溫 層016,所述加熱夾套015通過外部的自來水、電熱水器以及管道給自身輸送熱水；所述加 熱夾套015上設置有出水口，所述出水口通過管道和控制閥連接到熱水箱05。
[0044] 所述通氣口 013通過管道連接到噴淋裝置08 ;所述噴淋裝置08的上部設置有排 氣口 081，底部設置有排水口 082 ;所述排水口 082通過一條支路管道、泵和控制閥連接到熱 水箱05,通過另一條支路管道和控制閥連接到加熱夾套015的電熱水器。
[0045] 所述甩干機07上設置有進水口、廢渣出料口和排水口，所述甩干機07的排水口通 過管道和控制閥連接到噴淋裝置08。
【權利要求】
1. 一種復合聚鐵凈水劑的生產方法，其特征在于：其生產方法如下： 1) 在廢硫酸中加入雙氧水，加入量能使溶解在廢硫酸中的FeSCV決速轉化成Fe2(S04) 3 ; 化學反應式為： H2S04+2FeS04+H202 = Fe2 (S04) 3+2H20 ； 2) 采用鋁酸鈣作為引發劑使其與H2S04及Fe2 (S04) 3快速產生聚合反應，生成復合聚鐵 和不溶于水的硫酸鈣沉淀物；化學反應式為： Fe2 (S04) 3+H2S04+CaAl204+2H 20 = [Fe2 (OH) 2 (S04)丄+ [Al2 (OH) 4S04] n+CaS04。 3) 將沉淀物分離，剩余的溶液即為復合聚鐵凈水劑。
2. 根據權利要求1所述的復合聚鐵凈水劑的生產方法，其特征在于：所述步驟1)中， 在廢硫酸中加入雙氧水之前，先加入一定量的FeS0 4水溶液。
3. 根據權利要求1所述的復合聚鐵凈水劑的生產方法，其特征在于：具體生產步驟如 下： a) :設定好加入的廢硫酸的質量，加入廢硫酸質量0-20 %的硫酸亞鐵，再加入硫酸亞 鐵質量5倍的水，攪拌，使硫酸亞鐵完全溶解；最后將廢硫酸加入反應釜； b) :緩慢加入廢硫酸質量8-12%的雙氧水，直至亞鐵離子完全氧化； c) :加入熱水，并且使得本步的加水量與第1步的加水量之和為廢硫酸質量的2-3倍； 使反應釜內的溫度升高至60°C以上，再加入CaAl 204，攪拌，控制PH值為2-3,控制反應溫 度在 70-80°C ; d) :分離產物：將沉淀物分離，剩余的溶液即為復合聚鐵凈水劑。
4. 根據權利要求1所述的復合聚鐵凈水劑的生產方法，其特征在于：將反應過程中反 應釜中揮發出的氣體通入到噴淋裝置中進行噴淋，將噴淋后的液體送到熱水箱，作為下次 生產PFAS的用水。
5. 根據權利要求1所述的復合聚鐵凈水劑的生產方法，其特征在于：分離產物時，將沉 淀物放入到甩干機中甩干之后，再運走。
6. -種制備如權利要求1所述的復合聚鐵凈水劑的生產設備，其特征在于：它包括反 應釜（01)、廢硫酸箱（03)、雙氧水箱（04)和熱水箱（05)，所述反應釜（01)內設置有攪拌 器（011)，所述廢硫酸箱（03)、雙氧水箱（04)和熱水箱（05)分別通過管道和控制閥連接到 反應釜（01);所述反應釜（01)的頂部設置有一個加料口（012)和通氣口（013)，所述反應 釜（01)的底部設置有放料口（014)，所述放料口（014)的下方設置有緩沖罐（06)，所述放 料口（014)通過管道和控制閥連接到緩沖罐（06)。
7. 根據權利要求6所述的復合聚鐵凈水劑的生產設備，其特征在于：它還包括一個成 品罐（02)，所述緩沖罐（06)通過泵、控制閥和管道連接到成品罐（02)，所述成品罐（02)上 設置有成品出料口（021)，所述成品罐（02)的底部設置有沉淀物出料口（022)，所述沉淀物 出料口（022)的底部設置有甩干機（07)，所述所述沉淀物出料口（022)通過管道和控制閥 連接到甩干機（07)。
8. 根據權利要求6所述的復合聚鐵凈水劑的生產設備，其特征在于：所述反應釜（01) 的外壁設置有加熱夾套（015)，所述加熱夾套（015)的外壁設置有保溫層（016)，所述加熱 夾套（015)通過外部的自來水、電熱水器以及管道給自身輸送熱水；所述加熱夾套（015)上 設置有出水口，所述出水口通過管道和控制閥連接到熱水箱（05)。
9. 根據權利要求8所述的復合聚鐵凈水劑的生產設備，其特征在于：所述通氣口（013) 通過管道連接到噴淋裝置（08);所述噴淋裝置（08)的上部設置有排氣口（081)，底部設置 有排水口（082);所述排水口（082)通過一條支路管道、泵和控制閥連接到熱水箱（05)，通 過另一條支路管道和控制閥連接到加熱夾套（015)的電熱水器。
10. 根據權利要求7或9所述的復合聚鐵凈水劑的生產設備，其特征在于：所述甩干機 (07)上設置有進水口、廢渣出料口和排水口，所述甩干機（07)的排水口通過管道和控制閥 連接到噴淋裝置（08)。
【文檔編號】C02F1/52GK104098165SQ201410366582
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月29日 優先權日:2014年7月29日
【發明者】徐鎖龍 申請人:徐鎖龍