一种将钛白粉的副产物高效氧化为硫酸铁的系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种将钛白粉的副产物高效氧化为硫酸铁的系统，包括催化反应装置、副产物存储装置、催化剂加入装置、超声波发生器、空气泵、过滤装置、冷凝器、集液罐。本实用新型专利技术利用钛白粉的副产物硫酸亚铁做反应原料，减少了废物堆积，废物利用使经济成本更低；利用超声波的空化作用产生的微泡馈陷而伴生的高温高压环境，有效降低高级氧化化学反应的能垒，降低反应的活化能和分子的化学键强度，使氧气的的溶解率更高，从而提高了反应速率和效率；利用空气中的氧气做氧化剂，无多余离子的引入，减少了杂质分离步骤，使产物硫酸铁纯度更高，实验步骤更简单。

【技术实现步骤摘要】
一种将钛白粉的副产物高效氧化为硫酸铁的系统
本技术属于工业废弃物资源化
，具体涉及一种将钛白粉的副产物高效氧化为硫酸铁的系统。
技术介绍
我国的硫酸法钛白粉工厂全部采用钛铁矿为原料，工业生产中产生大量的副产物硫酸亚铁，而副产物硫酸亚铁的杂质含量较高，限制了其使用范围；若被人体吸入，对呼吸道有刺激性，引起咳嗽和气短。对眼睛、皮肤和粘膜有刺激性。因此可将副产物资源化减少废物堆积。用硫酸亚铁氧化而成的硫酸铁用途广泛，可用作染料、净水、消毒、聚合催化剂、分析试剂、药物等。目前将硫酸亚铁氧化成硫酸铁的主要方法有：1、使用氧化剂如重铬酸钾或高锰酸钾在酸性条件下将硫酸亚铁氧化为硫酸铁，反应完成后会生成如硫酸铬和硫酸锰等杂质，有些杂质难以分离去除，使硫酸铁溶液浓度不纯；有些杂质能分离，但增加了实验步骤。2、使用电解法制备硫酸铁具有耗电量大、设备复杂等缺点。为此，在综合考虑其成本，氧化效率，产物纯度的基础上，研发一种将钛白粉的副产物高效氧化为硫酸铁的系统是非常必要的。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种实现将钛白粉的副产物高效氧化为硫酸铁的方法的系统。本技术的目的是这样实现的，包括催化反应装置、副产物存储装置、催化剂加入装置、超声波发生器、空气泵、过滤装置、冷凝器、集液罐，所述的催化反应装置内设有加热装置，所述的副产物存储装置通过进液管与催化反应装置进液口连接，且进液管设有第一液体流量计、第一输送泵，所述的催化剂加入装置通过加药管与催化反应装置的加药口连接，且加药管设有第二液体流量计、第二输送泵，所述的超声波发生器与催化反应装置底部设置的超声波振子电连接，所述的空气泵通过进气管与催化反应装置的进气口连接，且进气管设有气体流量计，所述的过滤装置进料端与催化反应装置的底部排液口连接，所述的过滤装置出料端通过管道与冷凝器进料端连接，所述的冷凝器出料端通过管道与集液罐进料端连接。本技术的有益效果：本技术利用钛白粉的副产物硫酸亚铁做反应原料，减少了废物堆积，废物利用使经济成本更低，具有结构简单、使用方便的优点；利用超声波的空化作用产生的微泡馈陷而伴生的高温高压环境，有效降低高级氧化化学反应的能垒，降低反应的活化能和分子的化学键强度，使氧气的的溶解率更高，从而提高了反应速率和效率；利用空气中的氧气做氧化剂，无多余离子的引入，减少了杂质分离步骤，使产物硫酸铁纯度更高，实验步骤更简单。附图说明图1为本技术的结构示意图；图中：1-催化反应装置，2-副产物存储装置，3-催化剂加入装置，4-超声波发生器，5-空气泵，6-过滤装置，7-冷凝器，8-集液罐，9-加热装置，10-第一液体流量计，11-第一输送泵，12-第二液体流量计，13-第二输送泵，14-气体流量计。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步的说明，但不以任何方式对本技术加以限制，基于本技术教导所作的任何变换或替换，均属于本技术的保护范围。如附图1所示本技术包括催化反应装置1、副产物存储装置2、催化剂加入装置3、超声波发生器4、空气泵5、过滤装置6、冷凝器7、集液罐8，所述的催化反应装置1内设有加热装置9，所述的副产物存储装置2通过进液管与催化反应装置1进液口连接，且进液管设有第一液体流量计10、第一输送泵11，所述的催化剂加入装置3通过加药管与催化反应装置1的加药口连接，且加药管设有第二液体流量计12、第二输送泵13，所述的超声波发生器4与催化反应装置1底部设置的超声波振子电连接，所述的空气泵5通过进气管与催化反应装置1的进气口连接，且进气管设有气体流量计14，所述的过滤装置6进料端与催化反应装置1的底部排液口连接，所述的过滤装置6出料端通过管道与冷凝器7进料端连接，所述的冷凝器7出料端通过管道与集液罐8进料端连接。优选地，所述的催化反应装置1内设有pH检测装置15，催化反应装置1顶部设有硫酸加入口。优选地，所述的催化反应装置1为带有搅拌器的反应釜。优选地，所述的过滤装置6为板式过滤器。优选地，所述的冷凝器7为液冷式冷凝器。优选地，所述的加热装置9为电加热器。本技术系统的工作原理和工作过程：钛白粉副产物硫酸亚铁溶液由副产物存储装置2加入催化反应装置1；催化剂由催化剂加入装置加入催化反应装置1；开启超声波发生器4、空气泵5、加热装置9，对催化反应装置1内的物料进行超声处理，同时输入空气并加热，进行反应；反应结束后，将催化反应装置1内的物料经过滤装置6过滤，滤液经冷凝器7冷凝，送入集液罐8贮存。下面结合实施例1对本技术作进一步说明。实施例1将硫酸法生产钛白粉产生的副产物硫酸亚铁溶液送入催化反应装置中，再向催化反应装置加入以SiO2为载体且载体负载有Ag的催化剂，催化剂加入量为硫酸亚铁溶液质量的5%，进行超声处理，频率为30HZ，同时将空气送入催化反应装置，并对料液进行加热，温度为120℃，反应2h；反应结束后，向催化反应装置加入稀硫酸溶液，调节料液pH<6，料液再经过滤、冷却、收集，即可；经检测，硫酸亚铁氧化为硫酸铁的效率为90%以上。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种将钛白粉的副产物高效氧化为硫酸铁的方法的系统，其特征在于包括催化反应装置（1）、副产物存储装置（2）、催化剂加入装置（3）、超声波发生器（4）、空气泵（5）、过滤装置（6）、冷凝器（7）、集液罐（8），所述的催化反应装置（1）内设有加热装置（9），所述的副产物存储装置（2）通过进液管与催化反应装置（1）进液口连接，且进液管设有第一液体流量计（10）、第一输送泵（11），所述的催化剂加入装置（3）通过加药管与催化反应装置（1）的加药口连接，且加药管设有第二液体流量计（12）、第二输送泵（13），所述的超声波发生器（4）与催化反应装置（1）底部设置的超声波振子电连接，所述的空气泵（5）通过进气管与催化反应装置（1）的进气口连接，且进气管设有气体流量计（14），所述的过滤装置（6）进料端与催化反应装置（1）的底部排液口连接，所述的过滤装置（6）出料端通过管道与冷凝器（7）进料端连接，所述的冷凝器（7）出料端通过管道与集液罐（8）进料端连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种将钛白粉的副产物高效氧化为硫酸铁的方法的系统，其特征在于包括催化反应装置（1）、副产物存储装置（2）、催化剂加入装置（3）、超声波发生器（4）、空气泵（5）、过滤装置（6）、冷凝器（7）、集液罐（8），所述的催化反应装置（1）内设有加热装置（9），所述的副产物存储装置（2）通过进液管与催化反应装置（1）进液口连接，且进液管设有第一液体流量计（10）、第一输送泵（11），所述的催化剂加入装置（3）通过加药管与催化反应装置（1）的加药口连接，且加药管设有第二液体流量计（12）、第二输送泵（13），所述的超声波发生器（4）与催化反应装置（1）底部设置的超声波振子电连接，所述的空气泵（5）通过进气管与催化反应装置（1）的进气口连接，且进气管设有气体流量计（14），所述的过滤装置（6）进料端与催化反应装置（1）的底部排液口连接，所述的过滤装置（6）出料端通过管道与冷凝器（7）进料端连接，所述的冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄建洪，吴佩雨，张利祥，胡学伟，田森林，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：新型
国别省市：云南;53