轧钢酸洗废液制备聚合氯化铁的工艺条件研究_林永增

收稿日期:2006-08-10基金项目:国家993计划项目资助(2004CB619108)。作者简介:林永增(1972-),男,上海人,博士研究生。轧钢酸洗废液制备聚合氯化铁的工艺条件研究ProcessStudyonPolyFerricChlorideFromSteelRollingAcidWaste林永增1,2王国栋1刘相华1张雷2(1.东北大学材料与冶金学院沈阳110004);(2.上海宝钢股份有限公司上海200431)摘要利用轧钢酸洗废液制备出一种新型高效的无机高分子絮凝剂-聚合氯化铁,进行了合成条件研究。研究结果表明利用酸洗废液制备聚合氯化铁的反应条件:反应温度控制在常温,废液中二价铁与氧化剂氯酸钠的物质的量的比为1∶0.08,每100mL酸洗废液加入17mL浓盐酸,反应时间在5min。所制得的聚合氯化铁产品,总铁含量大于40%,盐基度为58.7%,密度为1.3g/mL。关键词轧钢酸洗废酸聚合氯化铁制备AbstractOnenewinorganicpolyferricchloridewaspreparedfromsteelrollingacidwasteinlab..Theresultsshowedthattheoptimumsyntheticconditionswere:reactiontemperaturewascontrolledatroom,massproportionofFe2+inacidwasteandoxidantNaClO3was1∶0.08,volumeofHCladdingin100mLacidwastewas17mLandreactiontimewas5min.ThetotalironofthepreparedPFCisbiggerthan40%,theaveragebasicityis58.7%andthedensityis1.3g/mL.KeywordsSteelRollingAcidWastePolyFerricChloridePreparation无机高分子絮凝剂是20世纪60年代在传统铝盐、铁盐基础发展起来的一种新型水处理药剂,与传统的水处理药剂相比,它可以提高混凝效能且适应性强,价格相应较低,因而得到广泛应用[1]。聚合氯化铁又称碱式氯化铁,是一种新型的高效无机高分子絮凝剂,化学式为:[Fe2(OH)nCl6-n]m。有较好的电中和、吸附架桥与卷扫作用,形成的絮体密度大,有较好的脱色作用[2],对污泥具有强脱水作用[3]。目前在我国不少轧钢加工单位使用盐酸酸洗工艺,这部分废酸目前尚未得到充分利用。通常是将废酸与铁屑反应制备三氯化铁溶液。虽然氯化铁溶液是一种非常好的混凝剂,但是由于该溶液中含有大量的游离酸,在使用中对于设备的腐蚀严重,从而使应用范围受到一定的限制。聚合氯化铁溶液中含有大量的聚合阳离子,可高水平发挥混凝作用,同时聚合氯化铁具有一定的盐基度,其酸性低于氯化铁溶液,腐蚀性相对来讲较弱,因此是一种较理想的混凝剂。钢铁盐酸酸洗液是一种廉价的制备聚合氯化铁的原料,在此我们研究以其为主要原料合成聚合氯化铁的工艺条件。1制备PFC的反应机理氧化反应是整个反应过程中的主反应,FeCl2在强氧化剂作用下,迅速氧化成FeCl3;水解反应是在氧化反应的基础上进行的,氧化过程中产生的Fe3+与OH-发生水解反应,产生溶解态的聚合铁离子;聚合反应是整个反应的最终反应,Fe2+在强氧化剂的作用下被完全氧化成Fe3+,同时,引发剧烈的聚合反应[4]。氧化剂以NaClO3为例,其反应过程为:6Fe2++ClO-3+6H+※6Fe3++Cl-+3H2OFe3++OH-※Fe(OH)2+Fe3++2OH-※Fe(OH)2+—15—轧钢酸洗废液制备聚合氯化铁的工艺条件研究林永增DOI:10.16803/j.cnki.issn.1004-6216.2007.01.005Fe3++3OH-※Fe(OH)3↑(反应控制不好易产生此沉淀物)2Fe3++2OH-※Fe2(OH)4+23Fe3++4OH-※Fe3(OH)5+4总反应式:m[Fe2(OH)nCl6-n]=[Fe2(OH)nCl6-n]m2实验与结果讨论2.1仪器与试剂721-分光光度计(上海市第三分析仪器厂);pHS-3C酸度计(萧山市鑫龙医疗仪器有限公司);电磁搅拌器(上海雷磁)。0.1%的2,2'-联吡啶溶液;二价铁标准溶液;NaCl基准试剂;AgNO3溶液(0.1mol/L);K2CrO4溶液(50g/L);5%氢氧化钠溶液;pH=4.00标准缓冲溶液(15℃);pH=6.90标准缓冲溶液(15℃);浓盐酸;10%醋酸钠溶液;氯酸钠。2.2废酸组成的测定经测得酸洗废液中Fe2+的平均[5]含量为:120mg/mL。经测得酸洗废液中Fe3+的平均含量为