本發(fā)明屬于無機(jī)鹽化工領(lǐng)域，尤其是涉及一種固體硫酸鐵的制備方法。
背景技術(shù)：
硫酸鐵作為無機(jī)鹽，廣泛應(yīng)用作為水處理藥劑和其他化工原料。目前市場上多為液體產(chǎn)品，少量的固體產(chǎn)品。液體產(chǎn)品采用硫酸亞鐵氧化法制備，氧化劑一般為硝酸或者氯酸鈉，存在著嚴(yán)重的氮氧化物和氯氣的污染問題，而且產(chǎn)品中含有硝酸根、亞硝酸根或者氯氣；另一種工藝采用一定濃度的硫酸和含鐵礦粉進(jìn)行反應(yīng)制得，產(chǎn)品存在游離酸高，制備時消耗的硫酸多，存在成本高的問題；液體產(chǎn)品運輸不方便，不容易儲存，有腐蝕性，氧化劑也比較貴。固體產(chǎn)品采用液體產(chǎn)品進(jìn)行干燥獲得，能耗高，對設(shè)備要求高。
中國專利CN 1035473公開了一種固體型聚合硫酸鐵的生產(chǎn)方法，其以七水硫酸亞鐵為原料，干燥脫水后得一水硫酸亞鐵和硝酸反應(yīng)制備固體聚合硫酸鐵。但是其采用了大量硝酸作為氧化劑，制備產(chǎn)品的成本較高，而且硝酸還原后形成大量的氮氧化物，會對環(huán)境造成污染。
中國專利CN 100335420公開了一種固體復(fù)合聚合硫酸鐵的生產(chǎn)方法，其將硫酸燒渣、水、濃硫酸及添加劑反應(yīng)制得固體復(fù)合聚合硫酸鐵，其利用廢物降低了生產(chǎn)成本，但是該發(fā)明使用了硫酸鐵礦燒渣，制備的中間環(huán)節(jié)未能分離出不與硫酸反應(yīng)的燒渣，會導(dǎo)致產(chǎn)品的含量低，水不溶物高的缺點。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種制得成品的生產(chǎn)成本低、水處理效果好的固體硫酸鐵的制備方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種固體硫酸鐵的制備方法，包括以下步驟：將150-250份重量的硫酸放入反應(yīng)器中，在反應(yīng)器中加入300-1000份重量的硫酸亞鐵，攪拌，向反應(yīng)器中緩慢滴加10-80份重量的催化劑，同時通入氧氣，密閉反應(yīng)4-15h，當(dāng)溫度上升至50-90℃后，取樣檢測Fe2+的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.1％時，加入結(jié)晶固化劑，再反應(yīng)0.2-1.0h，將得到的料液放置入常溫-40℃環(huán)境中進(jìn)行自然干化，即得固體硫酸鐵。
本發(fā)明可以通過自然放置直接結(jié)晶干化出固體的硫酸鐵，不用干燥，節(jié)能降耗效果顯著。
進(jìn)一步的，所述硫酸和硫酸亞鐵的摩爾比為1:1-3，并且控制帶入總水份質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤45％。
進(jìn)一步的，所述硫酸為80-98％的工業(yè)級硫酸。
進(jìn)一步的，所述硫酸亞鐵是鈦白粉副產(chǎn)硫酸亞鐵、工業(yè)七水硫酸亞鐵、工業(yè)四水硫酸亞鐵或工業(yè)一水硫酸亞鐵中的一種或多種組合。工業(yè)七水硫酸亞鐵，又叫綠礬，一般里面含有7H2O·FeSO4，工業(yè)四水硫酸亞鐵，一般里面含有4H2O·FeSO4，工業(yè)一水硫酸亞鐵，一般作為飼料補鐵劑，一般里面含有H2O·FeSO4。
進(jìn)一步的，所述催化劑為硝酸、含有亞硝酸根的鹽或含有硝酸根的鹽中的一種或多種組合。
進(jìn)一步的，所述結(jié)晶固化劑為無機(jī)發(fā)泡劑碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈣、碳酸銨或碳酸氫鈣中的一種或多種組合。
進(jìn)一步的，所述氧氣為工業(yè)氣體壓縮氧氣、液氧或空氣。
進(jìn)一步的，所述結(jié)晶干化溫度為常溫-40℃。
本發(fā)明生產(chǎn)出固體硫酸鐵，降低了無機(jī)鹽水處理藥劑的成本。使大量廢棄的硫酸亞鐵，變廢為寶，提高了硫酸亞鐵的社會價值。本發(fā)明產(chǎn)品可用于水處理中的預(yù)處理、脫色、除臭以及去除COD、重金屬和藻類，處理造紙、印染、含油污水等，效果明顯，礬花大，沉降速度快。
本發(fā)明的有益效果是：(1)采用了自然放置結(jié)晶干化技術(shù)，直接免除干燥設(shè)備及所消耗的能源得到固體硫酸鐵的產(chǎn)品，快速、方便、節(jié)能。
(2)采用了氧氣進(jìn)行氧化，避免使用大量氧化劑，使水處理成本大大降低。
(3)本發(fā)明所得產(chǎn)品與傳統(tǒng)的無機(jī)絮凝劑相比，去除COD、BOD、重金屬、懸浮物、色度等，效果明顯。
(4)本發(fā)明所得產(chǎn)品與聚氯化鋁相比，形成的礬花大，沉降速度快。
具體實施方式
為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好的理解本發(fā)明方案，下面將對發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
實施例1
將180kg的98％硫酸加入反應(yīng)器中，然后加入1000kg的含鐵量在17％左右的鈦白粉副產(chǎn)硫酸亞鐵至反應(yīng)器，開始攪拌；將10kg濃度為99％的亞硝酸鈉溶于10kg的水中作為催化劑，再把配制完成的催化劑緩慢滴加入反應(yīng)器中，密閉反應(yīng)器后開啟工業(yè)氧氣閥門向反應(yīng)器中持續(xù)通入氧氣，當(dāng)氧氣的消耗質(zhì)量達(dá)到18kg，反應(yīng)時間達(dá)到4h后，反應(yīng)溫度達(dá)到80℃左右時，取樣檢測Fe2+的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.1％，加入結(jié)晶固化劑碳酸鈉1.0g，最后將產(chǎn)品放入敞口容器中，產(chǎn)品大約充滿敞口容器的2/3高度，再把盛有產(chǎn)品的敞口容器放入環(huán)境溫度約為35℃的體系中，自然結(jié)晶干化24h，即得到全鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)19.5％，F(xiàn)e2+的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.1％的固體硫酸鐵，經(jīng)過粉碎，得到淡黃色粉末、顆粒或塊狀的產(chǎn)品(a)。
將得到的固體硫酸鐵(a)投入印染廢水中，處理前后廢水的各項指標(biāo)具體見表1。
表1
實施例2
將190g的93％硫酸加入反應(yīng)器中，然后加入300g的含鐵量在19％左右的工業(yè)七水硫酸亞鐵和380g含鐵量在30％左右的工業(yè)一水硫酸亞鐵至反應(yīng)器，開始攪拌；將含量為50％左右的硝酸40g作為催化劑，緩慢滴加入反應(yīng)器中，密閉反應(yīng)器后開啟工業(yè)液氧閥門使之氣化為氧氣，向反應(yīng)器中持續(xù)通入氧氣，當(dāng)氧氣的消耗質(zhì)量達(dá)到18g，反應(yīng)時間達(dá)到2h后，反應(yīng)溫度達(dá)到70℃左右時，取樣檢測Fe2+的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.1％，加入結(jié)晶固化劑碳酸銨0.8g，最后將產(chǎn)品放入敞口容器中，產(chǎn)品大約充滿敞口容器的2/3高度，再把盛有產(chǎn)品的敞口容器放入環(huán)境溫度約為25℃的體系中，自然結(jié)晶干化48h，即得到全鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)20.0％，F(xiàn)e2+的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.1％的固體硫酸鐵，經(jīng)過粉碎，得到淡黃色粉末、顆?；驂K狀的產(chǎn)品(b)。
將得到的固體硫酸鐵(b)投入自來水廠的水中，處理前后自來水的各項指標(biāo)具體見表2。
表2
實施例3
將220kg的80％硫酸加入反應(yīng)器中，然后加入790g的含鐵量在21.5％左右的工業(yè)四水硫酸亞鐵至反應(yīng)器，開始攪拌；將含量為99％的工業(yè)硝酸鈉20g和99％的工業(yè)亞硝酸鈉20g溶解于40g的水作為催化劑，再把配制完成的催化劑緩慢滴加入反應(yīng)器中，反應(yīng)器留有小口出氣孔通入尾氣吸收裝置，并將壓縮的空氣通入反應(yīng)器中，當(dāng)在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下通入的空氣體積為400立方米時，反應(yīng)時間達(dá)到6h后，反應(yīng)溫度達(dá)到90℃左右時，取樣檢測Fe2+的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.1％，加入結(jié)晶固化劑碳酸氫鈣0.8g，最后將產(chǎn)品放入敞口容器中，產(chǎn)品大約充滿敞口容器的2/3高度，再把盛有產(chǎn)品的敞口容器放入環(huán)境溫度約為10℃的體系中，自然結(jié)晶干化72h，即得到全鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)19.8％，F(xiàn)e2+的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.1％的固體硫酸鐵，經(jīng)過粉碎，得到淡黃色粉末、顆?；驂K狀的產(chǎn)品(c)。
將得到的固體硫酸鐵(c)投入市政污水廠的水中，處理前后自來水的各項指標(biāo)具體見表3。
表3
上述具體實施方式用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。