一种利用染料废酸制备聚合硫酸铁絮凝剂的方法及其应用技术

本发明专利技术涉及废弃污染物资源化技术领域，尤其指一种利用染料废酸制备聚合硫酸铁絮凝剂的方法及其应用，采用弱碱调节染料废酸的pH为5‑6后加入除重剂，蒸发结晶后过滤除杂，水浴加热并搅拌的过程中加入含铁材料溶解，在搅拌条件下添加氧化剂，滴加碱性溶液，调节盐基度至20‑80%，然后添加稳定剂，在50‑60℃下熟化反应1‑7h，经过熟化反应后制得乳状粘稠溶液即所述絮凝剂。本发明专利技术原料来源广泛，价格低廉，成本低，且制备过程中也无需特殊复杂的操作，工艺简单，适用于进行工业生产；本发明专利技术制得的聚合硫酸铁絮凝剂应用于含磷农药废水处理，COD、TP、色度去除率分别可达到78.8%、86.7%、88.5%，处理效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种利用染料废酸制备聚合硫酸铁絮凝剂的方法及其应用
本专利技术涉及废弃污染物资源化
，尤其指一种利用染料废酸制备聚合硫酸铁絮凝剂的方法及其应用。
技术介绍
染料生产工艺复杂，涉及到磺化、硝化、还原、重氮、偶合等诸多单元反应。染料工业是我国工业用酸大户之一，分散染料、活性染料、酸性染料等各种染料及中间体生产过程中几乎都要用到硫酸或发烟硫酸，大部分硫酸最终转移到染料废水中。染料废酸中包括w(H2SO4)50%左右的磺化废酸、w(H2SO4)10%-30%的酞菁蓝颜料废酸、w(H2SO4)10%-20%的分散染料废酸等。粗略统计，2016年全国染料废酸产生量约1500kt。染料废酸浓度低、组分复杂，这部分废酸基本没有得到有效处理，少数大型企业采用浓缩工艺回收硫酸，大部分企业采用中和及其他工艺处理。由于染料企业分散且小规模企业较多，存在偷排和污染转移问题。如何既安全彻底又经济高效地处理工业废硫酸和含硫废液一直是业内人士关注的焦点。同时也应该看到，工业废硫酸和含硫废液也是一种潜在的硫资源，对于我国硫资源匮乏的现状，资源化回收利用这部分硫资源经济意义和社会效益巨大。近年来，新的酸性废液处理方法和综合利用技术受到广泛重视，出现了不同类型的资源化处理方法及技术，取得了一定的应用效果，主要表现为以废治废、对酸的回收以及金属铁盐的再利用，常用处理主要是化学法和物化法，具体包括焙烧法、蒸发法、膜处理法、离子交换法以及化学转化法等。申请号为201910667089.X的专利《一种废酸再生预处理方法及系统》专利技术了一种方法利用含铁料与废酸反应制得FeCl2溶液，再利用制得FeCl2溶液制取絮凝剂聚合氯化铁，接着利用制取的絮凝剂聚合氯化铁对FeCl2溶液除杂，最后将除杂后的FeCl2溶液经焙烧生成再生得到新酸和氧化铁粉。该方法无法将废酸中的有机物、重金属等杂质去除，且回收新酸和氧化铁粉需要高温焙烧。申请号为201911060193.9的专利《一种利用废酸制备高效絮凝剂的方法及应用》专利技术采用两步工艺去除掉重金属，得到高效絮凝剂，并将得到的高效絮凝剂应用于纺织印染废水处理中。该方法利用废酸制备絮凝剂的制备流程复杂、原料仅限于单一的铁粉，此外不能人为控制絮凝剂盐基度。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种工艺简单、含杂率低的染料废酸制备聚合硫酸铁絮凝剂的方法；此外本专利技术还提供一种通过染料废酸制备的聚合硫酸铁絮凝剂在含磷农药废水处理中的应用。为了达成上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种利用染料废酸制备聚合硫酸铁絮凝剂的方法，包括以下步骤：1）采用弱碱调节染料废酸的pH为5-6，然后加入除重剂，在20-40℃下反应1-4h，反应结束后过滤，得到除重废酸；2）将步骤1）得到的除重废酸在60-120℃条件下蒸发结晶，然后进行过滤除杂，得到除杂废酸；3）将步骤2）得到的除杂废酸在30-80℃下水浴加热，在搅拌过程中加入含铁材料，搅拌使含铁材料全部溶解，得到酸铁溶液；4）将步骤3）得到的酸铁溶液在搅拌条件下添加氧化剂，得到氧化溶液；5）将步骤4）得到氧化溶液在40-100℃下水浴加热，并在搅拌的过程中滴加碱性溶液，调节盐基度至20-80%，得到盐基度调节溶液；6）在步骤5）得到的盐基度调节溶液中添加稳定剂，在50-60℃下熟化反应1-7h，经过熟化反应后制得的乳状粘稠溶液即为所述聚合硫酸铁絮凝剂。进一步地，步骤1），除重剂包括硫化钠、硫化铁、硫化亚铁和乙二胺四乙酸，所述的除重剂投加量为1-10g/L。进一步地，步骤1）中，弱碱包括氨水、碳酸氢钠溶液、碳酸钠溶液、四甲基氢氧化铵溶液、甲醇钠溶液、乙醇钾溶液、叔丁醇钾溶液、三甲胺溶液和三乙胺溶液，所述的弱碱的浓度为0.5-5mol/L。进一步地，步骤3）中，搅拌的转速根据水浴加热的温度而调整，当所述水浴加热温度为30℃-60℃时，所述搅拌的转速为150-250r/min；当所述水浴加热温度为60℃-80℃时，所述搅拌的转速为250-350r/min。进一步地，步骤3），含铁材料包括氧化铁、三氯化铁、氯化亚铁、四氧化三铁、氧化铁、铁粉、铝铁矿、褐铁矿、废铁屑和废铁泥，所述的含铁材料的投加量为20-250g/L。进一步地，步骤4），氧化剂包括双氧水、臭氧、硝酸钠、氯酸钠、次氯酸钠、过流酸铵和过碳酸钠，所述的氧化剂投加量为0.5-50g/L。进一步地，步骤5）中，碱性溶液包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液和氢氧化钙溶液，所述的碱溶液的浓度为0.5-5mol/L。进一步地，步骤5）中，碱性溶液的滴加速度根据水浴加热的温度而调整，当水浴加热的温度为40-60℃时，所述碱性溶液的滴加速度为0.1-1.0ml/min，当所述水浴加热的温度为60-80℃时，所述碱性溶液的滴加速度为1.0-3.0ml/min；当所述水浴加热的温度为80-100℃时，所述碱性溶液的滴加速度为3.0-5.0ml/min。进一步地，步骤6）中，稳定剂包括磷酸二氢钾、十六烷基三甲基溴化铵、聚乙烯醇硫酸酯钾、三乙醇胺、六偏磷酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠和油酸钠，所述的稳定剂的投加量为0.1-50g/L。上述利用染料废酸制备聚合硫酸铁絮凝剂的方法制备的聚合硫酸铁絮凝剂在含磷农药废水处理中的应用也在本专利技术的保护范围内。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1、本专利技术制备方法使用的原料来源广泛，价格低廉，成本低，且制备过程中也无需特殊复杂的操作，工艺简单，适用于进行工业生产，具有良好的市场前景。2、本专利技术以染料废酸、废铁屑、废铁泥等为原料制备高效聚合硫酸铁絮凝剂，并将絮凝剂应用到含磷农药废水去除，与以废治废，废弃物的综合利用的节能环保精神相吻合，为解决废酸污染问题提供新途径。3、本专利技术制备高效聚合硫酸铁絮凝剂的过程中，运用了蒸发结晶的技术，可以有效减少废酸中的有机物，达到提纯的效果。4、本专利技术制备高效聚合硫酸铁絮凝剂的过程中添加稳定剂，可有效提高制得的絮凝剂的稳定性。5、本专利技术制得的聚合硫酸铁絮凝剂应用于含磷农药废水处理，COD、TP、色度去除率分别可达到78.8%、86.7%、88.5%，处理效率较高，并且经处理后的废水，满足混合废水处理系统进水要求，工艺简单，节约总体投资，减少运行费用。具体实施方式以下结合具体的实施例对本专利技术进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。实施例1一种利用染料废酸制备聚合硫酸铁絮凝剂的方法，包括以下步骤：1）用1mol/L的氨水调节废酸的pH到5，将调节pH值后的废酸中加入的除重剂硫化钠，硫化钠的投加量为4g/L，并在20℃下反应2h，反应结束后过滤，得到除重后的废酸溶液，备用。2）将步骤1）得到的废酸在60℃进行蒸发结晶，蒸发结晶后进行过滤除杂，备用。3）将步骤2）过滤除杂得到的废酸在40℃下水浴加热，在150~250r本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用染料废酸制备聚合硫酸铁絮凝剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1）采用弱碱调节染料废酸的pH为5-6，然后加入除重剂，在20-40℃下反应1-4h，反应结束后过滤，得到除重废酸；/n2）将步骤1）得到的除重废酸在60-120℃条件下蒸发结晶，然后进行过滤除杂，得到除杂废酸；/n3）将步骤2）得到的除杂废酸在30-80℃下水浴加热，在搅拌过程中加入含铁材料，搅拌使含铁材料全部溶解，得到酸铁溶液；/n4）将步骤3）得到的酸铁溶液在搅拌条件下添加氧化剂，得到氧化溶液；/n5）将步骤4）得到氧化溶液在40-100℃下水浴加热，并在搅拌的过程中滴加碱性溶液，调节盐基度至20-80%，得到盐基度调节溶液；/n6）在步骤5）得到的盐基度调节溶液中添加稳定剂，在50-60℃下熟化反应1-7h，经过熟化反应后得到聚合硫酸铁絮凝剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用染料废酸制备聚合硫酸铁絮凝剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）采用弱碱调节染料废酸的pH为5-6，然后加入除重剂，在20-40℃下反应1-4h，反应结束后过滤，得到除重废酸；
2）将步骤1）得到的除重废酸在60-120℃条件下蒸发结晶，然后进行过滤除杂，得到除杂废酸；
3）将步骤2）得到的除杂废酸在30-80℃下水浴加热，在搅拌过程中加入含铁材料，搅拌使含铁材料全部溶解，得到酸铁溶液；
4）将步骤3）得到的酸铁溶液在搅拌条件下添加氧化剂，得到氧化溶液；
5）将步骤4）得到氧化溶液在40-100℃下水浴加热，并在搅拌的过程中滴加碱性溶液，调节盐基度至20-80%，得到盐基度调节溶液；
6）在步骤5）得到的盐基度调节溶液中添加稳定剂，在50-60℃下熟化反应1-7h，经过熟化反应后得到聚合硫酸铁絮凝剂。


2.根据权利要求1所述的利用染料废酸制备聚合硫酸铁絮凝剂的方法，其特征在于，步骤1）中，所述除重剂包括硫化钠、硫化铁、硫化亚铁和乙二胺四乙酸，所述的除重剂投加量为1-10g/L。


3.根据权利要求1所述的利用染料废酸制备聚合硫酸铁絮凝剂的方法，其特征在于，步骤1）中，所述弱碱包括氨水、碳酸氢钠溶液、碳酸钠溶液、四甲基氢氧化铵溶液、甲醇钠溶液、乙醇钾溶液、叔丁醇钾溶液、三甲胺溶液和三乙胺溶液，所述弱碱的浓度为0.5-5mol/L。


4.根据权利要求1所述的利用染料废酸制备聚合硫酸铁絮凝剂的方法，其特征在于，步骤3）中，搅拌的转速根据水浴加热的温度而调整，当所述水浴加热温度为30℃-60℃时，所述搅拌的转速为150-250r/min；当所述水浴加热温度为60℃-80℃时，所述搅拌的转速为250-350r/min。...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙永军，刘安康，吕进，赵敏燕，王明秀，胡春，
申请(专利权)人：南京博约环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32