一种绿锈的工业化制备系统及工业化制备方法技术方案

本发明专利技术公开了一种绿锈的工业化制备系统及工业化制备方法。该工业化制备系统包括：反应池；贮药桶；高效浓缩池，高效浓缩池与反应池之间通过第一管线以及第二管线和/或第三管线连接；高效浓缩池底部设置有浓缩绿锈排出管，第三管线设置在浓缩绿锈排出管上；高效浓缩池内设置有浓缩机；反应池内设置有搅拌装置；搅拌装置采用磁性浆板锚框式搅拌器。本发明专利技术可将系统建在绿锈使用现场，现制现用，并可根据后续绿锈使用情况，进行连续运行或间歇运行操作，生成的绿锈在浓缩池底部进行浓缩和贮存，并直接从底部管道输送至使用地点，全程水封，避免了与空气接触而发生氧化，解决了绿锈易被氧化、不便贮存和运输的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种绿锈的工业化制备系统及工业化制备方法
本专利技术属于工业化制备绿锈领域，更具体地，涉及一种绿锈的工业化制备系统及工业化制备方法。
技术介绍
绿锈是铁的氧化物在形成和转化过程中所产生的重要的亚稳态中间产物。由于绿锈具有较强的吸附某些重金属阳离子、有机阴离子以及无机离子的能力且其还原性能与零价铁相当，绿锈在污水处理及水质修复方面具有非常重要的研究及应用价值。目前，有关绿锈的制备及其在污水处理和水质修复方面的应用研究基本处于实验室研究阶段，尚未见到绿锈工业化制备方法或系统的相关报道。目前常用的制备绿锈的方法主要有氧化法和共沉淀法，而这两种方法均需严格控制供氧条件、碱度和反应物投加摩尔比，实际操作难度大，且反应成本也很高。
技术实现思路
本专利技术的目的是在于提供一种工业化制备绿锈的方法和系统，实现绿锈的规模化生产，为绿锈在污水处理及水质修复方面的规模化应用提供必备基础。专利技术人前期的研究中，采用零价铁/二价铁复合体系制备绿锈(申请号为201810886134.6的专利技术专利申请)，该方法无需人为控制供氧条件和碱度，也无需严格控制反应物投加摩尔比，反应条件宽松，操作简单，反应成本低廉。该方法为绿锈的工业化制备和应用提供了前提条件。为了实现上述目的，本专利技术的第一方面提供一种绿锈的工业化制备系统，该工业化制备系统包括：反应池，所述反应池设置有铁粉加料口和水注入管线；至少两个贮药桶，均通过药剂投加管线与反应池连接；高效浓缩池，所述高效浓缩池与所述反应池之间通过第一管线，以及第二管线和/或第三管线连接；第一管线两端分别连接反应池的中下部和高效浓缩池的中上部，用于将反应池中含绿锈的混合液输送至高效浓缩池中；第二管线两端分别连接反应池和高效浓缩池的上部，用于将高效浓缩池中的上清液回流至反应池中；所述高效浓缩池底部设置有浓缩绿锈排出管，所述第三管线设置在所述浓缩绿锈排出管上，用于将高效浓缩池中的剩余清液回流至反应池中；所述高效浓缩池内设置有浓缩机；所述反应池内设置有搅拌装置，所述搅拌装置采用磁性浆板锚框式搅拌器，所述磁性浆板锚框式搅拌器的浆板为外表面被惰性材料包覆的磁铁，除浆板外与反应物料接触的部分均采用非磁且不会释放出铁元素的材质。根据本专利技术，所述高效浓缩池与所述反应池之间必须设置第一管线连接；根据不同的运行方式，所述高效浓缩池与所述反应池之间设置第二管线或第三管线；为满足不同的运行方式的需求，所述高效浓缩池与所述反应池之间同时设置第二管线和第三管线。由于铁粉比重较大，若采用普通材质作为搅拌器浆板材料，在低速运转下铁粉将会沉于池底而无法与其他药剂充分混合。采用磁铁作为浆板材料时，铁粉被投加到反应池后，会很快被均匀吸附到浆板上，一方面，随着浆板的转动，铁粉与混合液可以实现充分接触反应；另一方面，由于铁粉被吸附在浆板表面，实现了铁粉与生成的绿锈絮体的自然分离，不必担心铁粉会随着绿锈混合液一起被输送至高效浓缩池中。为了保证反应效果及设备的正常运转，要求对作为浆板的磁铁外表面进行惰性材料包覆，以防止磁铁中铁成分参与反应，而其他可能与反应物料接触部分(如：反应池内壁、搅拌器的转动轴、框板及其配套的固定和支撑部分)均采用非磁且不会释放出铁元素的材质。本领域技术人员可在满足上述要求的前提下对浆板外表面的材质进行选择。上述惰性材料包括但不限于聚四氟乙烯、二氧化硅或氧化锆；上述非磁且不会释放出铁元素的材质包括但不限于混凝土、工程塑料或铝合金。作为本专利技术优选的实施方式，所述高效浓缩池底部还设置有呈倒八字形的斜板。斜板可以增加水流的稳定性，缩短沉降距离，提高绿锈沉淀效率。作为本专利技术优选的实施方式，所述高效浓缩池上部还设置有环形锯齿三角堰。采用锯齿三角堰溢流收集上清液，与普通溢流堰相比加工更加方便、抗干扰能力强、易保证出水的均匀性。作为本专利技术优选的实施方式，所述第一管线上设置有管道泵，用于将反应池中含绿锈的混合液提升至高效浓缩池中。作为本专利技术优选的实施方式，所述药剂投加管线上设置有控制阀，用于控制药剂的投加量。作为本专利技术优选的实施方式，所述第三管线上设置有控制阀，用于控制剩余清液的回流量。本专利技术的第二方面提供采用上述的工业化制备系统的绿锈的工业化制备方法，该工业化制备方法包括：1)准备待用药剂将含有二价铁离子的溶液置于一个贮药桶中，将含有碳酸根离子或硫酸根离子的溶液置于另一个贮药桶中；2)绿锈的制备将两个贮药桶中的溶液通过管线加入至反应池中，向反应池内注入水，并投加铁粉，开启搅拌装置搅拌，得到含有绿锈的混合液，其中墨绿色的悬浮絮体即为绿锈；3)绿锈的浓缩将步骤2)中得到的含有绿锈的混合液通过第一管线输送至高效浓缩池中，所得底部沉淀即为浓缩绿锈，并根据运行状态进行以下步骤之一：间歇运行时，剩余清液通过第三管线回流至反应池中，以重复利用其中剩余的铁离子和/或碳酸根离子和/或硫酸根离子；连续运行时，上清液通过第二管线回流至反应池中。作为本专利技术优选的实施方式，步骤2)中，两个贮药桶中的溶液混合后，混合溶液中亚铁离子的浓度为0.01～0.05mol/L，碳酸根离子或硫酸根离子的浓度为0.01～0.1mol/L。更优选的，亚铁离子的浓度与碳酸根离子或硫酸根离子的浓度的摩尔比为1:1～2。作为本专利技术优选的实施方式，所述铁粉的重量为混合溶液的1～5wt％；所述铁粉的粒径为0.1～1.0mm。作为本专利技术优选的实施方式，反应池中电机的转速为30～60r/min，浓缩池中电机的转速为10～20r/min。由于绿锈遇空气容易发生氧化，本专利技术的工业化制备系统在运行时，反应池中应尽量减少水面扰动，保证药剂能充分混合即可，故反应池中搅拌器转速优选为30～60r/min。根据本专利技术，所述铁粉为废铁粉和/或废铁屑。当所述高效浓缩池内还设置有锯齿三角堰时，作为本专利技术优选的实施方式，步骤3)绿锈的浓缩还包括：通过锯齿三角堰溢流上清液，该上清液通过高效浓缩池上部设置的第二管线输送至反应池中。当所述高效浓缩池底部设置有斜板时，作为本专利技术优选的实施方式，步骤3)绿锈的浓缩还包括：在高效浓缩池中使水流经过斜板，该过程缩短了沉降距离，提高了绿锈的沉淀效率。本专利技术中，根据浓缩绿锈使用情况要求，所述工业化制备系统可以间歇运行，也可以连续运行。间歇运行时，先向反应池中按比例投加含有二价铁离子的溶液、含有碳酸根离子或硫酸根离子的溶液、废铁粉(或废铁屑)和自来水，反应完毕，将反应池中所有混合液通过第一管线输送至高效浓缩池中，待底部浓缩绿锈使用殆尽时，再将剩余清液通过第三管线全部回流至反应池中，然后向反应池中按比例补加适量的含有二价铁离子的溶液、含有碳酸根离子或硫酸根离子的溶液、废铁粉(或废铁屑)和自来水，保证反应池中混合液总量及各反应物料的浓度相对稳定即可开始下一周期的运行。连续运行时，持续向反应池中按比例投加适量的含有二价铁离子的溶液、含有碳酸根离子或硫酸根离子的溶液、废铁粉(或废铁屑)和自来水，并持续从高效浓缩池底部排出浓缩绿锈。根据消耗情况，定期补加废铁粉(或废铁屑)，保证反应池中水位及各反应物料的浓度相对稳定。本专利技术中，更优选采用中心传动浓缩机，当过载时可实现自动提耙，过载消除后，又可以自动复位，操作简单，便于控制。本专利技术中高效浓缩池的浓缩效率是普通浓缩池的4～9倍。本专利技术中，经过高效浓缩后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种绿锈的工业化制备系统，其特征在于，该工业化制备系统包括：反应池，所述反应池设置有铁粉加料口和水注入管线；至少两个贮药桶，均通过药剂投加管线与反应池连接；高效浓缩池，所述高效浓缩池与所述反应池之间通过第一管线，以及第二管线和/或第三管线连接；第一管线两端分别连接反应池的中下部和高效浓缩池的中上部，用于将反应池中含绿锈的混合液输送至高效浓缩池中；第二管线两端分别连接反应池和高效浓缩池的上部，用于将高效浓缩池中的上清液回流至反应池中；所述高效浓缩池底部设置有浓缩绿锈排出管，所述第三管线设置在所述浓缩绿锈排出管上，用于将高效浓缩池中的剩余清液回流至反应池中；所述高效浓缩池内设置有浓缩机；所述反应池内设置有搅拌装置，所述搅拌装置采用磁性浆板锚框式搅拌器，所述磁性浆板锚框式搅拌器的浆板为外表面被惰性材料包覆的磁铁，除浆板外与反应物料接触的部分均采用非磁且不会释放出铁元素的材质。

【技术特征摘要】
1.一种绿锈的工业化制备系统，其特征在于，该工业化制备系统包括：反应池，所述反应池设置有铁粉加料口和水注入管线；至少两个贮药桶，均通过药剂投加管线与反应池连接；高效浓缩池，所述高效浓缩池与所述反应池之间通过第一管线，以及第二管线和/或第三管线连接；第一管线两端分别连接反应池的中下部和高效浓缩池的中上部，用于将反应池中含绿锈的混合液输送至高效浓缩池中；第二管线两端分别连接反应池和高效浓缩池的上部，用于将高效浓缩池中的上清液回流至反应池中；所述高效浓缩池底部设置有浓缩绿锈排出管，所述第三管线设置在所述浓缩绿锈排出管上，用于将高效浓缩池中的剩余清液回流至反应池中；所述高效浓缩池内设置有浓缩机；所述反应池内设置有搅拌装置，所述搅拌装置采用磁性浆板锚框式搅拌器，所述磁性浆板锚框式搅拌器的浆板为外表面被惰性材料包覆的磁铁，除浆板外与反应物料接触的部分均采用非磁且不会释放出铁元素的材质。2.根据权利要求1所述的工业化制备系统，其中，所述高效浓缩池底部还设置有呈倒八字形的斜板。3.根据权利要求1所述的工业化制备系统，其中，所述高效浓缩池上部还设置有环形锯齿三角堰，用于溢流、收集上清液。4.根据权利要求1所述的工业化制备系统，其中，所述第一管线上设置有管道泵，用于将反应池中含绿锈的混合液提升至高效浓缩池中。5.根据权利要求1所述的工业化制备系统，其中，所述药剂投加管线上设置有控制阀，用于控制药剂的投加量。6.根据权利要求1所述的工业化制备系统，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李芙蓉，
申请(专利权)人：武汉轻工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42