阅读说明：本技术 一种高性能聚氯化铁絮凝剂的制备方法 (Preparation method of high-performance polyferric chloride flocculating agent ) 是由 蔡兰花 王芳 李培则 于 2020-06-22 设计创作，主要内容包括：本发明涉及环保用药剂领域,具体关于一种高性能聚氯化铁絮凝剂的制备方法；本发明公布了一种高性能聚氯化铁絮凝剂的制备方法,本发明在加压氧气条件下添加聚合稳定剂,氧化聚合剂和催化剂反应制备出一种高浓度、高盐基度聚氯化铁混凝剂；不仅如此,本发明在制备过程中添加一种多聚磷酸酯化合物作为聚合稳定剂,有效的提高了产品的稳定性,解决了高浓度、高盐基度聚氯化铁混凝剂稳定性差,不能长久储存的缺陷；本发明的方法工艺设备少,操作简单易行,产品无残留毒害问题。(The invention relates to the field of environment-friendly medicaments, in particular to a preparation method of a high-performance polyferric chloride flocculating agent; the invention discloses a preparation method of a high-performance polyferric chloride flocculating agent, which is characterized in that a polymerization stabilizer is added under the condition of pressurized oxygen, and an oxidative polymerization agent reacts with a catalyst to prepare a high-concentration and high-basicity polyferric chloride flocculating agent; moreover, a polyphosphate compound is added as a polymerization stabilizer in the preparation process, so that the stability of the product is effectively improved, and the defects that a high-concentration and high-basicity polyferric chloride coagulant has poor stability and cannot be stored for a long time are overcome; the method has the advantages of few process equipment, simple and easy operation and no residual toxicity problem of the product.)

一种高性能聚氯化铁絮凝剂的制备方法

技术领域

本发明涉及环保用药剂领域，尤其是一种高性能聚氯化铁絮凝剂的制备方法。

背景技术

随着我国经济水平的不断提高，水环境污染状况也日益严重，这就导致水处理成本不断增加，水处理工艺也要求不断更新换代，尤其是强化混凝技术，可出现在整个工艺流程的前、中、后各环节。混凝沉淀技术的发展关键即为高效絮凝剂的选择，未来开发高效、经济、安全无毒无害的絮凝剂将是混凝工艺发展的重要方向。

CN1040566A涉及一种能代替硫酸铝等常规混凝剂在应用物化法对工业废水进行处理时采用的复合混凝剂的制备方法。该方法采用煤烧后的废弃物(包括烟道灰、烟尘、烟气、炉渣)为原料，用硫酸对煤燃烧后的废弃物进行酸化，酸化后析出的上清液即构成了液体复合混凝剂，将上清液蒸发烘干后可制得固体复合混凝剂。

CN85107131A公开了一种处理废水用的复合混凝剂的制备方法，用红粘土和无机酸通过简单的浸析反应得到一种含有水不溶性固体颗粒和其它多种有效的混凝成份的复合混凝剂，用于处理pH值为7-13内的废水，能得到沉降快、易脱水的污泥和达到排放要求的出水，解决了现有的混凝剂制备工艺复杂，成本高，所得污泥质量差等问题。

CN106082411B公开了一种高效除磷复配混凝剂的制备方法，属于水处理技术领域，包括以下步骤：（1）将粒径为80~120nm的氯化镧溶解于水中，氯化镧溶液的浓度为2.1g/L；（2）在氯化镧溶液中加入粒径为80~120nm的纳米级硅藻土粉，搅拌均匀制得胶体混合液，（3）将上述混合液搅拌加入到质量浓度≤5%的聚合氯化铝溶液中形成悬浊液，喷雾干燥，得到粒径为0.4~0.6mm的高效除磷复配混凝剂。该发明采用机械搅拌和压缩空气搅拌并用的混合搅拌方式，能使各复配组分充分均匀混合，增加产品稳定性。

相比较铝系无机絮凝剂的众多缺点（絮体颗粒不够紧实，沉降速度慢，pH值适用范围窄，特别在低温、低浊水处理过程中更会出现“跑矾”现象），铁系混凝剂具备着众多的优点，尤其是聚氯化铁絮凝剂（絮凝体形成快、大而紧实，沉降速度快，COD、浊度去除效率高，处理水中铁残留低，pH适用范围广，药剂投加量少，低温低浊水适用性强），但是以上发明以及现有技术提供的聚氯化铁絮凝剂产品盐基度和浓度低，主要是由于高浓度、高盐基度聚氯化铁混凝剂稳定性差，主要表现在其产品中阴离子络合能力差，Fe(Ⅲ)易水解生成沉淀，从而使药剂降低或失去混凝性能，高品质的聚氯化铁储存困难。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种高性能聚氯化铁絮凝剂的制备方法。

一种高性能聚氯化铁絮凝剂的制备方法，其具体制备方案如下：

按照质量份数，向高压耐酸反应釜中加入800-1300份的盐酸，然后加入230-380份的铁屑，反应30-40min后过滤，向滤液中通入氯气，曝气30-60min，然后加入3-8份的聚合稳定剂和2-5份的磷酸二氢铵，混合均匀后加入21-36份的氧化聚合剂氯酸钠和3.5-6.4份的催化剂亚硝酸钠，混合均匀向反应釜中通入助氧化气，釜内压力为0.04-0.08MPa；反应30-60min，然后将12-18份的氯酸钠和30-42份的强碱化剂混合均匀后，在60-120min内分多次缓慢加入到反应釜中，保持反应釜中pH值为2.0-3.5，反应温度为25-60℃，加完后继续搅拌反应5-10h，完成反应后过滤，即可得到一种高性能聚氯化铁絮凝剂。

所述的聚合稳定剂为一种多聚磷酸酯化合物，其制备方法如下：

一种多聚磷酸酯化合物的制备方法，其主要方案如下：

按照质量份数，将20-30份的聚甲基氢硅氧烷与40-55份的三烯丙基磷酸酯，0.3-2.4份的氯铂酸-异丙醇溶液,在氮气保护下，在60-80℃下搅拌30-60min，然后加入5-12份的丙烯酸铁，200-300份的乙醇，2-8份的1-丁烯硼酸和0.1-0.8份的过氧化苯甲酰，控温60-70℃，反应4-8h，完成后蒸发除去乙醇，即可得到所述的一种多聚磷酸酯化合物。

其部分硅氢加成反应机理示意为：

进一步的，聚合反应机理示意为：

氯铂酸-异丙醇溶液中Pt原子在催化剂中的含量为100～500000ppm。

所述的氯气流速为50-100L/min。

所述的盐酸的质量浓度为9.4%-14.2%。

所述的助氧化气为氧气。

所述的强碱化剂为氢氧化钙或氢氧化钠或氨水。

本发明的一种高性能聚氯化铁絮凝剂的制备方法，本发明公布了一种高性能聚氯化铁絮凝剂的制备方法，本发明在加压氧气条件下添加聚合稳定剂，氧化聚合剂和催化剂反应制备出一种高浓度、高盐基度聚氯化铁混凝剂；不仅如此，本发明在制备过程中添加一种多聚磷酸酯化合物作为聚合稳定剂，有效的提高了产品的稳定性，解决了高浓度、高盐基度聚氯化铁混凝剂稳定性差，不能长久储存的缺陷；本发明的方法工艺设备少，操作简单易行，产品无残留毒害问题。

附图说明

图1为实施例2制备的多聚磷酸酯化合物产品所做的傅里叶红外光谱图。

在1252cm^-1附近存在磷酸酯的磷氧双键的伸缩吸收峰，在1050/832cm^-1附近存在磷酸酯的磷氧单键的反对称/对称伸缩吸收峰，在1124cm^-1附近存在碳氧单键的反对称伸缩吸收峰，在2964cm^-1附近存在碳氢键的伸缩吸收峰，说明三烯丙基磷酸酯参与了反应；在749cm^-1附近存在硅碳的伸缩吸收峰，说明聚甲基氢硅氧烷参与了反应；在1603/1427cm^-1附近存在羧酸根离子的反对称/对称伸缩吸收峰，说明丙烯酸铁参与了反应；在1449cm^-1附近存在硼氧键的吸收峰，在3695cm^-1附近存在羟基的吸收峰，说明1-丁烯硼酸参与了反应。

具体实施方式

下面通过具体实施例对该发明作进一步说明：

本实验制备的聚氯化铁絮凝剂质量的评价按照标准《水处理剂聚氯化铁（HG/T 4672-2014）》中方法实施，其中三价铁离子含量按照5.2节内容，二价铁离子按照5.3节内容，盐基度按照5.4节内容；产品放置观察90天，考察稳定情况。

实施例1

一种高性能聚氯化铁絮凝剂的制备方法，其具体制备方案如下：

向高压耐酸反应釜中加入800g的盐酸，然后加入230g的铁屑，反应30min后过滤，向滤液中通入氯气，曝气30min，然后加入3g的聚合稳定剂和2g的磷酸二氢铵，混合均匀后加入21g的氧化聚合剂氯酸钠和3.5g的催化剂亚硝酸钠，混合均匀向反应釜中通入助氧化气，釜内压力为0.04MPa；反应30min，然后将12g的氯酸钠和30g的强碱化剂混合均匀后，在60min内分多次缓慢加入到反应釜中，保持反应釜中pH值为2.0，反应温度为25℃，加完后继续搅拌反应5h，完成反应后过滤，即可得到一种高性能聚氯化铁絮凝剂。

所述的聚合稳定剂为一种多聚磷酸酯化合物，其制备方法如下：

将20g的聚甲基氢硅氧烷与40g的三烯丙基磷酸酯，0.3g的氯铂酸-异丙醇溶液,在氮气保护下，在60℃下搅拌30min，然后加入5g的丙烯酸铁，200g的乙醇，2g的1-丁烯硼酸和0.1g的过氧化苯甲酰，控温60℃，反应4h，完成后蒸发除去乙醇，即可得到所述的一种多聚磷酸酯化合物。

所述的氯气流速为50L/min。

所述的盐酸的质量浓度为9.4%。

所述的助氧化气为氧气。

所述的强碱化剂为氢氧化钙。

本实施例中制备的产品的二价铁离子含量为0.03%，产品铁含量为11.3%，产品盐基度为16.3%，产品放置观察90天未见沉淀产生。

实施例2

一种高性能聚氯化铁絮凝剂的制备方法，其具体制备方案如下：

向高压耐酸反应釜中加入1000g的盐酸，然后加入270g的铁屑，反应35min后过滤，向滤液中通入氯气，曝气50min，然后加入4g的聚合稳定剂和3g的磷酸二氢铵，混合均匀后加入27g的氧化聚合剂氯酸钠和4.5g的催化剂亚硝酸钠，混合均匀向反应釜中通入助氧化气，釜内压力为0.06MPa；反应50min，然后将14g的氯酸钠和35g的强碱化剂混合均匀后，在80min内分多次缓慢加入到反应釜中，保持反应釜中pH值为2.6，反应温度为55℃，加完后继续搅拌反应7h，完成反应后过滤，即可得到一种高性能聚氯化铁絮凝剂。

所述的聚合稳定剂为一种多聚磷酸酯化合物，其制备方法如下：

将25g的聚甲基氢硅氧烷与48g的三烯丙基磷酸酯，2g的氯铂酸-异丙醇溶液,在氮气保护下，在70℃下搅拌50min，然后加入8g的丙烯酸铁，260g的乙醇，5g的1-丁烯硼酸和0.5g的过氧化苯甲酰，控温64℃，反应6h，完成后蒸发除去乙醇，即可得到所述的一种多聚磷酸酯化合物。

所述的氯气流速为80L/min。

所述的盐酸的质量浓度为12.4%。

所述的助氧化气为氧气。

所述的强碱化剂为氢氧化钠。

本实施例中制备的产品的二价铁离子含量为0.02%，产品铁含量为13.8%，产品盐基度为17.2%，产品放置观察90天未见沉淀产生。

实施例3

一种高性能聚氯化铁絮凝剂的制备方法，其具体制备方案如下：

向高压耐酸反应釜中加入1300g的盐酸，然后加入380g的铁屑，反应40min后过滤，向滤液中通入氯气，曝气60min，然后加入8g的聚合稳定剂和5g的磷酸二氢铵，混合均匀后加入36g的氧化聚合剂氯酸钠和6.4g的催化剂亚硝酸钠，混合均匀向反应釜中通入助氧化气，釜内压力为0.08MPa；反应60min，然后将18g的氯酸钠和42g的强碱化剂混合均匀后，在120min内分多次缓慢加入到反应釜中，保持反应釜中pH值为3.5，反应温度为60℃，加完后继续搅拌反应10h，完成反应后过滤，即可得到一种高性能聚氯化铁絮凝剂。

所述的聚合稳定剂为一种多聚磷酸酯化合物，其制备方法如下：

将30g的聚甲基氢硅氧烷与55g的三烯丙基磷酸酯，2.4g的氯铂酸-异丙醇溶液,在氮气保护下，在80℃下搅拌60min，然后加入12g的丙烯酸铁，300g的乙醇，8g的1-丁烯硼酸和0.8g的过氧化苯甲酰，控温70℃，反应8h，完成后蒸发除去乙醇，即可得到所述的一种多聚磷酸酯化合物。

所述的氯气流速为100L/min。

所述的盐酸的质量浓度为14.2%。

所述的助氧化气为氧气。

所述的强碱化剂为氨水。

本实施例中制备的产品的二价铁离子含量为0.02%，产品铁含量为14.5%，产品盐基度为17.6%，产品放置观察90天未见沉淀产生。

对比例1

一种高性能聚氯化铁絮凝剂的制备方法，其具体制备方案如下：

向高压耐酸反应釜中加入800g盐酸，然后加入230g铁屑，反应30min后过滤，向滤液中通入氯气，曝气30min，然后加入3g聚合稳定剂和2g磷酸二氢铵，混合均匀后加入21g氯酸钠氧化聚合剂，混合均匀向反应釜中通入助氧化气，釜内压力为0.04MPa；反应30min，然后将12g氯酸钠和30g强碱化剂混合均匀后，在60min内分多次缓慢加入到反应釜中，保持反应釜中pH值为2.0-3.5，反应温度为25℃，加完后继续搅拌反应5h，完成反应后过滤，即可得到一种高性能聚氯化铁絮凝剂。

所述的聚合稳定剂为一种多聚磷酸酯化合物，其制备方法如下：

将20g的聚甲基氢硅氧烷与40g的三烯丙基磷酸酯，0.3g的氯铂酸-异丙醇溶液,在氮气保护下，在60℃下搅拌30min，然后加入200g的乙醇，2g的1-丁烯硼酸和0.1g的过氧化苯甲酰，控温60℃，反应4h，完成后蒸发除去乙醇，即可得到所述的一种多聚磷酸酯化合物。

所述的氯气流速为50L/min。

所述的盐酸的质量浓度为9.4%。

所述的助氧化气为氧气。

所述的强碱化剂为氢氧化钙。

本实施例中制备的产品的二价铁离子含量为0.08%，产品铁含量为10.5%,产品放置观察90天未见沉淀产生。

对比例2

一种高性能聚氯化铁絮凝剂的制备方法，其具体制备方案如下：

向高压耐酸反应釜中加入800g盐酸，然后加入230g铁屑，反应30min后过滤，向滤液中通入氯气，曝气30min，然后加入2g磷酸二氢铵，混合均匀后加入21g氯酸钠氧化聚合剂，混合均匀向反应釜中通入助氧化气，釜内压力为0.04MPa；反应30min，然后将12g氯酸钠和30g强碱化剂混合均匀后，在60min内分多次缓慢加入到反应釜中，保持反应釜中pH值为2.0-3.5，反应温度为25℃，加完后继续搅拌反应5h，完成反应后过滤，即可得到一种高性能聚氯化铁絮凝剂。

所述的氯气流速为50L/min。

所述的盐酸的质量浓度为9.4%。

所述的助氧化气为氧气。

所述的强碱化剂为氢氧化钙。

本实施例中制备的产品的二价铁离子含量为0.54%，产品铁含量为3.7%，产品放置观察31天出现褐红色沉淀产生。

对比例3

所述的聚合稳定剂为一种多聚磷酸酯化合物，其制备方法如下：

将20g的聚甲基氢硅氧烷与40g的三烯丙基磷酸酯，0.3g的氯铂酸-异丙醇溶液,在氮气保护下，在60℃下搅拌30min，然后加入5g的丙烯酸铁，200g的乙醇，0.1g的过氧化苯甲酰，控温60℃，反应4h，完成后蒸发除去乙醇，即可得到所述的一种多聚磷酸酯化合物。

其它同实施例1，

本实施例中制备的产品的二价铁离子含量为0.25%，产品铁含量为5.7%，产品盐基度为16.2%，产品放置观察73天出现褐红色沉淀产生。

对比例4

所述的聚合稳定剂为一种多聚磷酸酯化合物，其制备方法如下：

将20g的聚甲基氢硅氧烷与40g的三烯丙基磷酸酯，0.3g的氯铂酸-异丙醇溶液,在氮气保护下，在60℃下搅拌30min，然后加入5g的丙烯酸铁，200g的乙醇，2g的1-丁烯硼酸和0.1g的过氧化苯甲酰，控温60℃，反应4h，完成后蒸发除去乙醇，即可得到所述的一种多聚磷酸酯化合物。

其它同实施例1，

本实施例中制备的产品的二价铁离子含量为0.21%，产品铁含量为7.4%，产品放置观察82天出现褐红色沉淀产生。