含铁污泥制备聚合硫酸铁的研究.pdf
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1、本文主要主要论述了论述了使用机械加工产生的含铁污泥制备聚合硫酸铁的技术研究使用机械加工产生的含铁污泥制备聚合硫酸铁的技术研究,具体,具体研究硫酸浸溶液中铁浓研究硫酸浸溶液中铁浓度以及制备的聚合硫酸铁的性能度以及制备的聚合硫酸铁的性能,考察酸浸时、固液比、酸使用量和温度对浸出液中铁浓度的影响;双考察酸浸时、固液比、酸使用量和温度对浸出液中铁浓度的影响;双氧水和硝酸使用量对制备的聚合硫酸铁的性能影响氧水和硝酸使用量对制备的聚合硫酸铁的性能影响。确定酸浸和制备反应的最佳条件。确定酸浸和制备反应的最佳条件。关键词关键词 含铁污泥,聚合硫酸铁含铁污泥,聚合硫酸铁,氧化氧化 Study on Prepar
2、ation of Polyferric Sulfate from Ferric Sludge Dongdong Gao,Haijie Zhu,Chen Wang,Shuaishuai Peng Anhui Haoyue Environmental Technology Co.,Ltd.,Hefei Anhui Received:Jun.13th,2023;accepted:Jul.13th,2023;published:Jul.21st,2023 Abstract This article mainly discusses the technological research on prepa
3、ring polymeric ferric sulfate from iron-containing sludge generated by mechanical machining.It specifically investigates the concentration of iron in sulfuric acid leaching solution and the performance of the prepared poly-ferric sulfate.It examines the impacts of acid leaching time,solid-liquid rat
4、io,acid dosage and temperature on the concentration of iron in the leaching solution.It also explores the effects of hydrogen peroxide and nitric acid dosage on the performance of the prepared polyferric sulfate.The optimal conditions for acid leaching and preparation reaction are determined.高东东 等 D
5、OI:10.12677/wpt.2023.113009 63 水污染及处理 Keywords Iron-Bearing Sludge,Polyferric Sulfate,Oxidation Copyright 2023 by author(s)and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License(CC BY 4.0).http:/creativecommons.org/licenses/by/4.0/1.引言引言 随着近些年我国工业快
6、速发展,机加工厂每年都会产生大量的铁泥。铁污中含有铁屑、砂粒、油污等,如置之不理会对环境造成一定的污染。因此,铁泥的回收处理显得尤为重要。如果仅仅是将其填埋,那么其中金属便无法再被利用,势必会造成可回收资源的浪费。近年来,由于政府对环境的越来越重视,我国的环保政策也越来越严格。越来越多的人进入到对铁泥的回收利用上,随着研究和探索的深入,发现铁泥中含有的铁单质相对较高,所以可以用其来制备多种产品,如硫酸亚铁、聚合硫酸铁和氧化铁红等。铁泥制备硫酸亚铁:硫酸亚铁外观为白色无气味粉末。其结晶水合物在常温下为水合物,俗称“绿矾”,浅绿色晶体。在工业上硫酸亚铁是很多含铁产品的生产原料,其在工农业生产和日常
7、生活中使用非常普遍。医学上硫酸亚铁用于治疗缺铁性贫血症,也可作为局部收敛剂和补血剂。张丽清1以工业废料铁泥和铁粉为原料,通过酸浸、还原、pH 调节和结晶工序,制备出了七水合硫酸亚铁。实验重点考察 pH 值和乙醇用量对七水合硫酸亚铁结晶率和产品纯度的影响。还考察了温度和硫酸亚铁溶液的初始浓度对其结晶率的影响。通过此工艺,在水乙醇相中七水合硫酸亚铁结晶率很高,制得的产品符合 HG/T2935-2000 标准。铁泥制备氧化铁红:氧化铁红具有优越的耐光性、耐高温、耐碱、耐大气影响等性能,广泛应用于油漆、建筑、橡胶、涂料、塑料等工业中,还可以作为软磁铁氧化体、电子电讯元件的材料2。铁泥制备聚合硫酸铁:聚
8、合硫酸铁(PFS)主要有硫酸亚铁制得,是一种性能优越的无机高分子混凝剂,广泛应用于饮用水、工业用水和各种工业废水、城市污水等净化处理3。聚合硫酸铁工业生产上制备方法有直接氧化法和催化氧化法等,Ling Li 等更是以粉煤灰为原料,制备出一种复合混凝剂4。目前,聚合硫酸铁生产一般以硫酸亚铁为原料,通过催化氧化或直接氧化进行生产。直接氧化法利用 NaClO3、KClO3直接将二价铁氧化,催化氧化法则是以 NaNO2或 HNO3为催化剂,使用氧气进行氧化。NaClO3氧化法中副反应生成氯气,氯气可以作为氧化剂继续氧化亚铁离子,提高反应效率,但若氯气逸出体系,会给环境造成污染。使用 KClO3氧化制得
9、的产品中会含有少量氯酸盐物质,影响产品质量,不便于对要求较高水质的水源进行处理,并且氯酸钾价格较高,会增加生产成本。本研究以硝酸催化氧化路线为基础,使用含铁污泥为原料,经过酸浸、过滤、氧化和过滤四个步骤制得液体聚合硫酸铁。2.概述概述 2.1.含铁污泥指标含铁污泥指标 实验所用含铁污泥取自安徽某机械加工厂产生的污泥,指标如下表 1 所示。Open AccessOpen Access高东东 等 DOI:10.12677/wpt.2023.113009 64 水污染及处理 Table 1.Index of iron sludge 表表 1.含铁污泥指标 项目 Fe Zn Ni Cr Cu 含铁污泥
10、 63.7%0.0192%0.0098%0.035%0.15%2.2.聚合硫酸铁制备聚合硫酸铁制备工艺流程工艺流程 使用一定量的硫酸溶液对含铁污泥进行浸出,趁热过滤后得到硫酸亚铁溶液,缓慢向制得的硫酸亚铁溶液中加入双氧水、硝酸保温并通入空气反应一段时间进行氧化,过滤即可得到聚合硫酸铁溶液。制备聚合硫酸铁过程主要发生以下三种反应5 6:(1)氧化反应 2FeSO4+H2O2+H2SO4=Fe(SO4)3+2H2O(2)水解反应 Fe(SO4)3+nH2O=Fe2(OH)n(SO4)3n/2+n/2H2SO4(3)聚合反应 mFe2(OH)n(SO4)3n/2=Fe2(OH)n(SO4)3n/2m
11、 3.实验部分实验部分 3.1.主要实验仪器主要实验仪器 实验过程中用到的主要设备和仪器如表 2 所示。Table 2.The main equipment and instruments of the experiment 表表 2.实验的主要设备和仪器 设备仪器名称 规格 生产厂家 电子天平 FA2104A 北京普析通用仪器有限责任公司 磁力恒温搅拌器 90-4 上海精密科学仪器有限公司 pH 计 PHS-3C 上海精密科学仪器有限公司 3.2.主要实验试剂主要实验试剂 实验过程中用到的主要实验试剂如表 3 所示。Table 3.Main experimental reagent 表表 3
12、.主要实验试剂 原材料及试剂 分子式 规格 来源 含铁铁泥-安徽某机加工厂 双氧水 H2O2 500 g 国药集团 硝酸 HNO3 500 mL 国药集团 硫酸 H2SO4 500 mL 国药集团 3.3.实验步骤实验步骤 取 100 g 含铁污泥,按照一定的固液比加水,在搅拌的状态下缓慢加入浓硫酸,硫酸投加完成后升高东东 等 DOI:10.12677/wpt.2023.113009 65 水污染及处理 至恒定温度,保温搅拌 2 h 后滤去残渣,制得硫酸亚铁溶液,留样测定亚铁溶液中铁含量。向制得的硫酸亚铁溶液中加入一定量的双氧水,升至恒定温度保持 1 h。缓慢加入一定量硝酸溶液,通入空气进行氧
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