基本信息
- 項目名稱：
- 聚合硫酸鐵的合成新工藝研究
- 小類：
- 能源化工
- 簡介：
- 聚合硫酸鐵（PFS）是20世紀80年代出現(xiàn)的一種新型無機高分子絮凝劑。相比傳統(tǒng)的絮凝劑而言，具有水解速度快并且成本低，使用方便，無殘留諸多優(yōu)點而被廣泛使用目前市場上生產(chǎn)PFS工藝亟需改進。 本工作以本地鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)的副產(chǎn)品綠礬為原料，使用一部氧化法進行工藝條件的探討，最終達到了縮短反應(yīng)時間的目的，并對產(chǎn)品的技術(shù)指標和絮凝性能進行檢測。
- 詳細介紹：
- 聚合硫酸鐵（PFS）是20世紀80年代出現(xiàn)的一種新型無機高分子絮凝劑。相比傳統(tǒng)的絮凝劑而言，具有水解速度快，絮凝體密度大，適用pH范圍寬(4-10)等特點，并且成本低，使用方便，無殘留。因此，廣泛用于各種工業(yè)用水、工業(yè)廢水及城市污水的凈化處理。目前市場上生產(chǎn)PFS工藝亟需改進，另外本地區(qū)（襄陽）化工企業(yè)副產(chǎn)大量綠礬（硫酸亞鐵）需進一步開發(fā)利用。 本工作在已有研究報道的基礎(chǔ)上，以本地鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)的副產(chǎn)品綠礬為原料，工業(yè)氧為氧化劑，亞硝酸鈉為催化劑，從原料的選擇和配比，催化劑用量和加料方式，反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間等方面進行工藝條件的探討，最終達到了縮短反應(yīng)時間的目的，并對產(chǎn)品的技術(shù)指標和絮凝性能進行檢測。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目前市場上生產(chǎn)PFS氧化時間長，催化劑用量較大，反應(yīng)過程常常伴隨著大量氮的氧化物排出。另外本地區(qū)化工企業(yè)副產(chǎn)大量綠礬（硫酸亞鐵）需進一步開發(fā)利用。 本工作以本地鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)的副產(chǎn)品綠礬為原料，工業(yè)氧為氧化劑，亞硝酸鈉為催化劑，從原料的選擇和配比，催化劑用量和加料方式，反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間等方面進行工藝條件的探討，最終達到縮短反應(yīng)時間的目的，并對產(chǎn)品的技術(shù)指標和絮凝性能進行檢測。
科學(xué)性、先進性及獨特之處
- 該研究工藝以本地化工企業(yè)副產(chǎn)綠礬為原料，以目前成熟的一步催化氧化法，以正交試驗優(yōu)化合成聚合硫酸鐵工藝條件，縮短了合成時間，合成出的產(chǎn)品性能指標符合GB14591-2006國家標準。該工藝與目前市場上的4-6h生產(chǎn)時間相比，該工藝縮短了反應(yīng)時間。反應(yīng)在常壓下反應(yīng)，無需專門反應(yīng)釜；反應(yīng)、中和、水洗可在同一容器內(nèi)完成；設(shè)備利用率高；產(chǎn)品應(yīng)用范圍廣；價格低廉；有良好的社會、經(jīng)濟效益；發(fā)展前景廣闊。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 本研究不僅實現(xiàn)了對本地化工企業(yè)副產(chǎn)綠礬的有效再利用，且降低了生產(chǎn)能耗，使得生產(chǎn)成本降低，對當(dāng)前推廣無磷水處理劑的使用具有重要意義。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 以鈦白粉廠副產(chǎn)品綠礬為原料，工業(yè)氧為氧化劑，亞硝酸鈉為催化劑，采用催化氧化法合成聚合硫酸鐵（PFS），通過L9(34) 正交試驗優(yōu)化合成工藝條件。研究結(jié)果表明：NaNO2用量的體積比為15%，n(SO42-)/n(Fe2+)為1.35，反應(yīng)溫度為80℃，氧化反應(yīng)時間為2h時，為最佳工藝條件，F(xiàn)e2+轉(zhuǎn)化率達76.4%，產(chǎn)品性能指標符合GB14591-2006國家標準。該工藝縮短了反應(yīng)時間。
獲獎情況
- 作品于2011年02月發(fā)表于由云南省化工行業(yè)協(xié)會主管的《云南化工》2011年第1期（總第178期）。
鑒定結(jié)果
- 該作品發(fā)表情況屬實。
參考文獻
- 1.潘碌亭,吳錦峰.聚合硫酸鐵制備技術(shù)的研究與進展[J].工業(yè)水處理,2009,29(9):1-5. 2.何琳,向群,崔益順. 聚合硫酸鐵的合成工藝研究[J].化學(xué)工程與裝備,2008,(5):15-17. 3.何蒸.無機高分子絮凝劑-聚合硫酸鐵PFS的化學(xué)合成與應(yīng)用研究[D]，西安:長安大學(xué),2002. 4.徐旺生.硫鐵礦燒渣制備聚合硫酸鐵[J].湖北化工，1993，37(3):26-28. 5.GB14591-2006水處理劑聚合硫酸鐵國家標準[S].北京：中國標準出版社，2006.
同類課題研究水平概述
- 如何低成本、低能耗地制備高質(zhì)量、高穩(wěn)定性的聚合硫酸鐵仍是絮凝劑研究領(lǐng)域的熱點。常見合成方法有： 1.直接氧化法 聚合硫酸鐵在工業(yè)化生產(chǎn)中多采用催化氧化法。直接用氧化硫酸亞鐵的方法制備，即用雙氧水、氯酸鉀、次氯酸鈉、硝酸等強氧化劑，控制n(SO42-)/n(Fe2+)，由硫酸亞鐵溶液經(jīng)氧化、水解、聚合而制得。其此法簡便易行，但催化劑NaNO2生產(chǎn)過程中投加量大．產(chǎn)品中的亞硝酸根離子易超標，為解決上述不足．不少研究者提出了許多有意義的改進方法，如加溫加壓．改善生產(chǎn)工藝．添加助催化劑，配以強力攪拌。尋找更為有效且無毒的催化劑等。 采用催化法生產(chǎn)聚合硫酸鐵．雖然已進入了工業(yè)化的階段，但在改進工藝和設(shè)備．縮短反映時間．提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本和能耗等方面，仍有待進一步研究解決。 2.一步法合成 一步法是近年來發(fā)展較快的全新的聚合硫酸鐵制備方法。該方法是用雙氧水、氯酸鉀等氧化劑，溶于堿性或中性含鉀化合物中制成氧化劑溶液，在沸點溫度下，控制pH值，在加熱攪拌FeS04懸浮液，制成初始Fes04溶液。在將氧化劑溶液加入到FeS04溶液中，最終可制得固體聚合硫酸鐵產(chǎn)品。 采用一步法合成生產(chǎn)PFS避免了使用強酸性物質(zhì)，減輕了設(shè)備腐蝕，且設(shè)備利用率高，生產(chǎn)中無有害氣體生成，產(chǎn)品應(yīng)用范圍廣，價格低廉，發(fā)展前景廣闊。 3.兩步氧化法 該法是催化氧化法和直接氧化法的結(jié)合。利用工業(yè)副產(chǎn)品Fes04及廢酸，通過兩步法來生產(chǎn)聚合硫酸鐵。實現(xiàn)了資源的重新利用。 4.微生物氧化法 該法用培養(yǎng)馴化過的微生物作用于硫鐵礦制備鐵系絮凝劑。這種方法生產(chǎn)的PFS所采用的原料來源廣，生產(chǎn)設(shè)備簡單，成本較低；無需高溫高壓和有毒催化劑。生產(chǎn)中無任何毒副作用。其不足之處是產(chǎn)品中亞鐵離子含量較高，影響凈水效果。因此必須設(shè)法提高產(chǎn)品中三價鐵離子的含量。 前述聚合硫酸鐵的制備方法．一般都是先將亞鐵離子氧化成三價鐵離子．然后通過調(diào)整、控制反應(yīng)條件，經(jīng)過一系列的水解、聚合過程而制得產(chǎn)品?；诖耍诠I(yè)化生產(chǎn)中還有一些其它制備方法，如利用固相配位化學(xué)工藝等方法合成。 隨著對聚合硫酸鐵研究的不斷深入，不少研究者提出了許多改性與復(fù)合產(chǎn)品的合成方法與應(yīng)用研究。但這種產(chǎn)品目前還沒有完全實現(xiàn)工業(yè)化。期待研究者們的繼續(xù)努力。
