本發(fā)明涉及水處理劑技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種聚合醋酸鐵及其制備方法、應(yīng)用。

背景技術(shù)：

由于城鎮(zhèn)化、工業(yè)化以及農(nóng)業(yè)化的飛速發(fā)展，大量的含磷物質(zhì)排入水體。雖然磷元素對生態(tài)系統(tǒng)是有利的，但淡水中過量的含磷化合物被藻類和植物吸收后，引起藻類和植物的瘋長，破壞了水體的有機(jī)質(zhì)的平衡，水質(zhì)惡化而造成環(huán)境污染及產(chǎn)生水體的富營養(yǎng)化現(xiàn)象。為了防止水體的富營養(yǎng)化現(xiàn)象，很多的國家對排放入水體磷的含量的限制有嚴(yán)格的規(guī)定，因此近幾十年來圍繞磷去除的研究很多。降低廢水中的磷含量的工藝主要有物理、化學(xué)和生物等工藝，在這些處理方法中，絮凝法由于具有簡單、低成本以及對環(huán)境影響比較小等優(yōu)點(diǎn)而成為廢水處理工藝中最重要、最普遍的化學(xué)處理工藝。因此，很多的研究是圍繞改進(jìn)絮凝工藝開展的，其中用得較多的絮凝劑是鋁和鐵的絮凝劑。而鋁的絮凝劑使用的尤為廣泛，但鋁絮凝劑對人體健康有潛在的危害，因此目前傾向于使用鐵絮凝劑，近來很多的研究者對鐵絮凝劑開展了廣泛的研究，但較多都是聚合硫酸鐵(zouboulis，a.i.，moussas，p.a.，2008.polyferricsulphate：preparation，characterizationandapplicationincoagulationexperiments[j].j.hazard.mater.155：459-468.)和聚合氯化鐵(chen，t.gao，b.y.，q.y.yue，2010.effectofdosingmethodandphoncolorremovalperformanceandfl℃aggregationofpolyferricchloride–polyaminedual-coagulantinsyntheticdyeingwastewatertreatment[j].colloidssurf.a，355，121–129.)等。由于聚合硫酸鐵及聚合氯化鐵中帶有硫酸根離子及氯離子等，因此在使用的過程中也產(chǎn)生了不同的問題，如氯離子會(huì)引起污染等，不僅會(huì)對鋼鐵結(jié)構(gòu)的有腐蝕，而且對混凝土結(jié)構(gòu)的也產(chǎn)生腐蝕；硫酸根離子也會(huì)對其他的材料產(chǎn)生腐蝕。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種聚合醋酸鐵及其制備方法、應(yīng)用，通過采用醋酸代替硫酸、鹽酸來制備聚合鐵的絮凝劑，相對于硫酸根離子及氯離子引起的腐蝕而言，聚合鐵中含有反離子醋酸根離子引起的腐蝕性相對較小，而且處理含磷廢水時(shí)脫磷率和去濁率高。

本發(fā)明提出的一種聚合醋酸鐵的制備方法，包括如下步驟：室溫下將硫酸亞鐵或七水硫酸亞鐵溶于水中得到硫酸亞鐵溶液，依次加入冰醋酸和氧化劑混合均勻得到混合溶液，接著進(jìn)行水浴處理，去除雜質(zhì)離子，得到紅褐色液體產(chǎn)物，然后干燥得到固體聚合醋酸鐵。

優(yōu)選地，硫酸亞鐵溶液中亞鐵離子濃度為1.80～1.90mol/l。

優(yōu)選地，混合溶液中，亞鐵離子和醋酸的摩爾比為1：3.5～4.5，亞鐵離子和氧化劑的摩爾比為5.5～5.6：1。

優(yōu)選地，氧化劑為氯酸鉀、氯酸鈉、雙氧水中的一種或兩種以上組合物。

優(yōu)選地，水浴處理的溫度為50～70℃，水浴處理的時(shí)間為5～7h。

優(yōu)選地，干燥溫度為48～52℃。

本發(fā)明還提出的一種聚合醋酸鐵，采用上述聚合醋酸鐵的制備方法制得。

優(yōu)選地，其具有簇狀和層狀的三維結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明還提出的上述聚合醋酸鐵用于處理含磷廢水的應(yīng)用。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明以醋酸作為酸度控制劑，避免了使用硫酸、鹽酸等引入的硫酸根離子及氯離子等對設(shè)備的腐蝕，同時(shí)醋酸根離子作為反離子引入使得水處理劑聚合醋酸鐵形成含有-oh、fe-o、c-c、-coo等基團(tuán)的簇狀和層狀的三維結(jié)構(gòu)，絮凝性能大大提高；

(2)我國的鈦白粉廠每年產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物七水硫酸亞鐵，使本發(fā)明生產(chǎn)成本低廉；

(3)本發(fā)明所得聚合醋酸鐵具有很強(qiáng)的電性中和、網(wǎng)捕及吸附橋連的能力，對含磷廢水的去濁率可達(dá)95％以上，去磷率可達(dá)93％以上。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所得聚合醋酸鐵的掃描電鏡圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1所得聚合醋酸鐵的紅外光譜圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1-3在不同反應(yīng)溫度所得聚合醋酸鐵的去濁率和去磷率比較圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例1、4、5在不同反應(yīng)時(shí)間所得聚合醋酸鐵的去濁率和去磷率比較圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例1、6、7在不同亞鐵離子和醋酸的摩爾比所得聚合醋酸鐵的去濁率和去磷率比較圖。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例8所得聚合醋酸鐵在不同沉降時(shí)間的去濁率和去磷率比較圖。

具體實(shí)施方式

下面，通過具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

室溫(15-25℃)條件下，將硫酸亞鐵或七水硫酸亞鐵溶于水中得到硫酸亞鐵溶液，其中亞鐵離子濃度為1.80mol/l；持續(xù)攪拌過程中依次加入冰醋酸和氯酸鉀混合均勻得到混合溶液，其中亞鐵離子和醋酸的摩爾比為1：4.0，鐵離子和氯酸鉀摩爾比為5.6：1；接著置于溫度為60℃的恒溫水浴鍋中反應(yīng)6h，去除雜質(zhì)離子得到紅褐色的液體產(chǎn)物聚合醋酸鐵。

將實(shí)施例1所得液體產(chǎn)物在50℃烘干，將制得樣品的形貌特征采用型號(hào)su1510掃描電子顯微鏡(sem)和島津nicolet-380傅里葉紅外光譜儀進(jìn)行分析。

圖1為實(shí)施例1所得聚合醋酸鐵的sem照片，可以看出，聚合醋酸鐵顯示簇狀和層狀的形貌特征。

圖2為實(shí)施例1所得聚合醋酸鐵的紅外光譜圖，可以看出，紅外吸收峰明顯存在-oh、fe-o、c-c、-coo等基團(tuán)。

將上述聚合醋酸鐵用于處理含磷濃度為6mg/l的廢水，廢水的ph為7.76，絮凝劑用量為24mg/l，以250r/min快速攪拌2min，再以60r/min慢速攪拌15min，沉降20min。其去濁率為98.2％，去磷率為95.9％。

實(shí)施例2

室溫(15-25℃)條件下，將硫酸亞鐵或七水硫酸亞鐵溶于水中得到硫酸亞鐵溶液，其中亞鐵離子濃度為1.90mol/l；持續(xù)攪拌過程中依次加入冰醋酸和氯酸鉀混合均勻得到混合溶液，其中亞鐵離子和醋酸的摩爾比為1：4.0，鐵離子和氯酸鉀摩爾比為5.5：1；接著置于溫度為50℃的恒溫水浴鍋中反應(yīng)6h，去除雜質(zhì)離子得到紅褐色的液體產(chǎn)物聚合醋酸鐵。

將上述聚合醋酸鐵用于處理含磷濃度為6mg/l的廢水，廢水的ph為7.76，絮凝劑用量為24mg/l，以250r/min快速攪拌2min，再以60r/min慢速攪拌15min，沉降20min。其去濁率為96.6％，去磷率為94.3％。

實(shí)施例3

室溫(15-25℃)條件下，將硫酸亞鐵或七水硫酸亞鐵溶于水中得到硫酸亞鐵溶液，其中亞鐵離子濃度為1.85mol/l；持續(xù)攪拌過程中依次加入冰醋酸和氯酸鉀混合均勻得到混合溶液，其中亞鐵離子和醋酸的摩爾比為1：4.0，鐵離子和氯酸鉀摩爾比為5.55：1；接著置于溫度為70℃的恒溫水浴鍋中反應(yīng)6h，去除雜質(zhì)離子得到紅褐色的液體產(chǎn)物聚合醋酸鐵。

將上述聚合醋酸鐵用于處理含磷濃度為6mg/l的廢水，廢水的ph為7.76，絮凝劑用量為24mg/l，以250r/min快速攪拌2min，再以60r/min慢速攪拌15min，沉降20min。其去濁率為96％，去磷率為93.7％。

實(shí)施例4

室溫(15-25℃)條件下，將硫酸亞鐵或七水硫酸亞鐵溶于水中得到硫酸亞鐵溶液，其中亞鐵離子濃度為1.82mol/l；持續(xù)攪拌過程中依次加入冰醋酸和氯酸鉀混合均勻得到混合溶液，其中亞鐵離子和醋酸的摩爾比為1：4.0，鐵離子和氯酸鉀摩爾比為5.58：1；接著置于溫度為60℃的恒溫水浴鍋中反應(yīng)5h，去除雜質(zhì)離子得到紅褐色的液體產(chǎn)物聚合醋酸鐵。

將上述聚合醋酸鐵用于處理含磷濃度為6mg/l的廢水，廢水的ph為7.76，絮凝劑用量為24mg/l，以250r/min快速攪拌2min，再以60r/min慢速攪拌15min，沉降20min。其去濁率為96.6％，去磷率為94.3％。

實(shí)施例5

室溫(15-25℃)條件下，將硫酸亞鐵或七水硫酸亞鐵溶于水中得到硫酸亞鐵溶液，其中亞鐵離子濃度為1.88mol/l；持續(xù)攪拌過程中依次加入冰醋酸和氯酸鉀混合均勻得到混合溶液，其中亞鐵離子和醋酸的摩爾比為1：4.0，鐵離子和氯酸鉀摩爾比為5.52：1；接著置于溫度為60℃的恒溫水浴鍋中反應(yīng)7h，去除雜質(zhì)離子得到紅褐色的液體產(chǎn)物聚合醋酸鐵。

將上述聚合醋酸鐵用于處理含磷濃度為6mg/l的廢水，廢水的ph為7.76，絮凝劑用量為24mg/l，以250r/min快速攪拌2min，再以60r/min慢速攪拌15min，沉降20min。其去濁率為96.4％，去磷率為94.1％。

實(shí)施例6

室溫(15-25℃)條件下，將硫酸亞鐵或七水硫酸亞鐵溶于水中得到硫酸亞鐵溶液，其中亞鐵離子濃度為1.84mol/l；持續(xù)攪拌過程中依次加入冰醋酸和氯酸鉀混合均勻得到混合溶液，其中亞鐵離子和醋酸的摩爾比為1：3.5，鐵離子和氯酸鉀摩爾比為5.56：1；接著置于溫度為60℃的恒溫水浴鍋中反應(yīng)6h，去除雜質(zhì)離子得到紅褐色的液體產(chǎn)物聚合醋酸鐵。

將上述聚合醋酸鐵用于處理含磷濃度為6mg/l的廢水，廢水的ph為7.76，絮凝劑用量為24mg/l，以250r/min快速攪拌2min，再以60r/min慢速攪拌15min，沉降20min。其去濁率為97.3％，去磷率為95％。

實(shí)施例7

室溫(15-25℃)條件下，將硫酸亞鐵或七水硫酸亞鐵溶于水中得到硫酸亞鐵溶液，其中亞鐵離子濃度為1.86mol/l；持續(xù)攪拌過程中依次加入冰醋酸和氯酸鉀混合均勻得到混合溶液，其中亞鐵離子和醋酸的摩爾比為1：4.5，鐵離子和氯酸鉀摩爾比為5.54：1；接著置于溫度為60℃的恒溫水浴鍋中反應(yīng)6h，去除雜質(zhì)離子得到紅褐色的液體產(chǎn)物聚合醋酸鐵。

將上述聚合醋酸鐵用于處理含磷濃度為6mg/l的廢水，廢水的ph為7.76，絮凝劑用量為24mg/l，以250r/min快速攪拌2min，再以60r/min慢速攪拌15min，沉降20min。其去濁率為96.6％，去磷率為94.3％。

實(shí)施例8

室溫(15-25℃)條件下，將硫酸亞鐵或七水硫酸亞鐵溶于水中得到硫酸亞鐵溶液，其中亞鐵離子濃度為1.85mol/l；持續(xù)攪拌過程中依次加入冰醋酸和氯酸鉀混合均勻得到混合溶液，其中亞鐵離子和醋酸的摩爾比為1：4.0，鐵離子和氯酸鉀摩爾比為5.55：1；接著置于溫度為60℃的恒溫水浴鍋中反應(yīng)6h，去除雜質(zhì)離子得到紅褐色的液體產(chǎn)物聚合醋酸鐵。

將上述聚合醋酸鐵用于處理含磷濃度為6mg/l的廢水，廢水的ph為7.76，絮凝劑用量為24mg/l，以250r/min快速攪拌2min，再以60r/min慢速攪拌15min，沉降時(shí)間為50min。其去濁率為95.9％，去磷率為94.2％。(結(jié)果見圖6)

采用實(shí)施例1-3所得聚合醋酸鐵處理含磷濃度為6mg/l的廢水，將其去濁率和去磷率進(jìn)行比較，如圖3所示，可知：在相同反應(yīng)時(shí)間及相同亞鐵離子和醋酸的摩爾比下，反應(yīng)溫度為60℃時(shí)，本發(fā)明所得聚合醋酸鐵的去濁率和去磷率最高。

采用實(shí)施例1、4、5所得聚合醋酸鐵處理含磷濃度為6mg/l的廢水，將其去濁率和去磷率進(jìn)行比較，如圖4所示，可知：在相同反應(yīng)溫度及亞鐵離子和醋酸的摩爾比下，反應(yīng)時(shí)間為6h時(shí)，本發(fā)明所得聚合醋酸鐵的去濁率和去磷率最高。

采用實(shí)施例1、6、7所得聚合醋酸鐵處理含磷濃度為6mg/l的廢水，將其去濁率和去磷率進(jìn)行比較，如圖5所示，可知：在相同反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間下，亞鐵離子和醋酸的摩爾比為1：4時(shí)，本發(fā)明所得聚合醋酸鐵的去濁率和去磷率最高。

采用實(shí)施例8所得聚合醋酸鐵處理含磷濃度為6mg/l的廢水，將其不同沉降時(shí)間的去濁率和去磷率進(jìn)行比較，如圖6所示，可知：隨著沉降時(shí)間不斷延長，去磷率不斷升高，而去濁率升高至99％后，去濁率的增速趨近于0。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。