专利名称：硫酸亚铁溶液的制备方法、应用和制备装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对纯二氧化氯发生器的反应母液进行综合利用的方法及其装置， 特别是一种利用纯二氧化氯发生器的反应母液制备硫酸亚铁溶液的方法、应用方法和制备
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背景技术：
硫酸亚铁有着极其广泛的用途，在水处理上，可作为净水剂，同时也是去除二氧化 氯净化水时产生的副产物亚氯酸盐的最佳还原剂。实验证明，将硫酸亚铁溶液加到经纯二 氧化氯处理后的含有亚氯酸盐的水中，能迅速将水中的亚氯酸盐去除，同时，亚铁盐被氧化 后在水中形成三价铁可以作为混凝剂，增加对水处理的絮凝作用。经纯二氧化氯消毒后的饮用水中，二氧化氯被还原成C102_，导致存在亚氯酸盐残 留物，亚氯酸盐超过《GB5749-2006生活饮用水卫生标准》，可能会对人体健康产生负面影 响。目前，自来水厂采用二氧化氯发生器产生的纯二氧化氯，对自来水进行消毒处理， 纯二氧化氯发生器的反应母液，需要采用碱中和处理后才可以排放。市场所售的硫酸亚铁主要是利用钛白粉生产中的副产品，硫酸法生产钛白粉产品 过程中产出的副产品硫酸亚铁，通过浓缩、结晶、脱水、包装工序得到，再运往水处理厂，成 本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种硫酸亚铁溶液的制备方法、应用方法和制备装置，要解 决的技术问题是对二氧化氯发生器反应母液进行综合利用，降低自来水厂的生产成本。本发明采用以下技术方案一种硫酸亚铁溶液的制备方法，包括以下步骤一、按 反应母液与还原铁粉质量比10 100 0. 5 5，在含有硫酸的纯二氧化氯发生器的反应 母液中，加入铁粉；二、常温下，按反应母液的流入量10 100kg/h，连续均勻加入铁粉，同 时充入流量为2 8m3/h的空气，得到硫酸亚铁溶液。本发明的反应母液的硫酸浓度为15 40%，还原铁粉的规格为80 200目、纯度 为95 99%。本发明的加入反应母液和铁粉连续10分钟 5小时，得到硫酸亚铁溶液的浓度为 25 169g/L。一种硫酸亚铁溶液的应用方法，包括以下步骤一、将浓度为25 169g/L的硫酸 亚铁溶液，加入自来水，使硫酸亚铁溶液被稀释浓度为10 80g/L，并过滤；二、按硫酸亚铁 与亚氯酸盐的质量比5 2. 5 1，将硫酸亚铁溶液加入到纯二氧化氯处理后的含有亚氯酸 盐的水中，时间30 60min，按现有技术过滤，去除自来水中的亚氯酸盐。一种硫酸亚铁溶液的制备装置，所述硫酸亚铁溶液的制备装置设有反应器，反应 器中接入有二氧化氯发生器的反应母液进入管和空气进气管，反应器的上部接加料器出
3口，反应器上部的第1出液管经泵、过滤器和第2出液管连接到收集桶。本发明的收集桶经第3管道连接水射器，收集桶接有引入自来水的第3出液管。本发明的反应器是密闭反应器，反应器上部经出气管连接气体洗涤器，自来水进 水管接入气体洗涤器的上部淋浴喷头，气体洗涤器下部连接的第3出液管接收集桶。本发明的反应母液进入管和空气进气管的出口位于反应器的下部；所述空气进气 管连接气泵；所述加料器是螺旋加料器，螺旋加料器由调速电机驱动，螺旋加料器上端设有 存放铁粉的贮斗；所述泵是离心泵。本发明的过滤器上部出口经液体流量计、第2管道连接到反应器；所述反应器上 部与收集桶经第1管道连接，构成溢流管路。本发明的反应器设置有加热器和温度传感器。本发明与现有技术相比，以纯二氧化氯发生器反应母液为原料，添加铁粉反应生 成硫酸亚铁溶液，将稀释后的硫酸亚铁溶液直接投加到经纯二氧化氯处理后的含有亚氯酸 盐的水中去除亚氯酸盐，综合利用二氧化氯发生器所产生的反应母液，本发生装置连续性 生产和控制，工艺简单，质量稳定，降低了自来水的生产成本。
图1是本发明的装置示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。本发明的硫酸亚铁溶液的制 备方法，将含有硫酸的纯二氧化氯发生器的反应母液，添加铁粉，经空气曝气、搅拌后得到 硫酸亚铁溶液，其化学反应方程式为Fe+H2S04 — FeS04+H2 个包括以下步骤一、按反应母液与还原铁粉质量比10 100 0. 5 5，在含有硫酸的纯二氧化 氯发生器的反应母液中，加入铁粉，反应母液的硫酸浓度为15 40%，还原铁粉的规格为 80 200目、纯度为95 99%。二、常温下，按反应母液的流入量10 100kg/h，连续均勻加入铁粉，同时充入流 量为2 8m3/h的空气，利用充入空气进行搅拌，连续10分钟 5小时，得到浓度为25 169g/L的硫酸亚铁溶液。本发明的硫酸亚铁溶液的应用方法，采用以下步骤一、将上述制备的浓度为25 169g/L的硫酸亚铁溶液，加入自来水，使硫酸亚铁 溶液被稀释浓度为10 80g/L，并过滤。二、按硫酸亚铁与亚氯酸盐的质量比5 2. 5 1，将硫酸亚铁溶液加入到纯二氧 化氯处理后的含有亚氯酸盐的水中，时间30 60min，按现有技术过滤，去除自来水中的亚
氯酸盐。本发明的硫酸亚铁溶液的应用实施例中采用实施例3制备得到的硫酸亚铁溶液 浓度为164g/L，对于浓度为25 169g/L的硫酸亚铁溶液，稀释至10 80g/L后，只要满足 硫酸亚铁与亚氯酸盐的质量比5 2. 5 1，都可以实现迅速将水中的亚氯酸盐去除的技术效果。本发明的硫酸亚铁溶液的制备方法及其应用，与自来水生产厂中的二氧化氯发生 器配合使用，根据二氧化氯发生器的二氧化氯产气量用自动或手动的方式调节铁粉的加入 量，所产出的硫酸亚铁溶液，完全能够满足去除该自来水厂经纯二氧化氯处理后的水中含 有的亚氯酸盐的需要，充分利用了二氧化氯发生器所产生的反应母液，不需要外购硫酸亚 铁运回自来水生产厂，也不需将母液中和处理或外运处理，工艺简单，可降低自来水的生产 成本。如图1所示，本发明的硫酸亚铁溶液的制备装置，设有密闭的反应器4，反应器4中 接入有二氧化氯发生器的反应母液进入管7和空气进气管6，空气进气管6连接气泵5，反 应母液进入管7和空气进气管6的出口位于反应器4的下部。反应器4设置有加热器21， 方便加热反应的液体。反应器4的上部接螺旋加料器3出口，水平设置的螺旋加料器3由 调速电机2驱动，螺旋加料器3上端设有存放铁粉的贮斗1。反应器4上部侧壁与收集桶 16经第1管道18连接，构成溢流管路。反应器4上部侧壁的第1出液管10经离心泵11、 过滤器12和第2出液管13连接到收集桶16，构成硫酸亚铁溶液出液通道。过滤器12上 部出口经液体流量计14、第2管道15连接到反应器4。收集桶16经第3管道23连接水射 器17。反应器4上装有温度传感器20。出气管8连接反应器4的顶部与气体洗涤器9的 下部，自来水进水管22接入气体洗涤器9的上部的淋浴喷头。气体洗涤器9下部连接的第 3出液管19接入收集桶16内。本发明的硫酸亚铁溶液的制备装置的工作流程为存放铁粉的贮斗1中的铁粉经 贮斗1下部出口、螺旋加料器3加入到反应器4，调速电机2根据二氧化氯发生器的产气量 信号调节调速电机2的转速，以调节螺旋加料器3向反应器4加入铁粉的速度，二氧化氯发 生器产生的反应母液经反应母液进入管7加入至反应器4，与铁粉进行化学反应，同时气泵 5产生的空气经空气进气管6充入反应器4，利用充入的空气搅拌反应母液与铁粉，使化学 反应更充分。空气进气管6充入密闭的反应器4内的气体，参与搅拌后，与反应产生的气体， 经连接反应器4顶部与气体洗涤器9下部的出气管8，进入气体洗涤器9，由进水管22加入 的自来水洗涤后排出。在反应一定时间后，在离心泵11的工作下，产生的硫酸亚铁溶液从 反应器4上部的第1出液管经离心泵11、过滤器12、第2出液管13进入收集桶16内，收集 桶16内的硫酸亚铁溶液与从气体洗涤器9下部连接的第3出液管19进入的洗涤排除气体 后的自来水稀释硫酸亚铁溶液，由水射器17产生的负压，进入水射器与动力水混合后被送 到需要去除水中的亚氯酸盐的投加点。过滤器12中被过滤的反应母液，经过滤器12上部 出口、液体流量计14、第2管道15回到反应器4中，继续与铁粉反应。实施例1，铁粉的贮斗1为①300 X 400mm，调速电机2采用广东东兴减速机有限公 司的CH100W161型，螺旋加料器3为①76 X 350mm，反应器4为①300 X 800mm，气泵5采用 广东日生集团有限公司AC0-004型空气泵，空气进气管6 口径为①20mm，反应母液进入管7 口径为①32mm，出气管8 口径为①50mm，空气气体洗涤器9①200 X 500mm，第1出液管10采 用UPVC，口径为①32mm,离心泵11采用上海泵厂70R型，过滤器12采用深圳市诚德来实业 有限公司的LE90型，第2出液管13采用UPVC 口径为①32mm，流量计14采用浙江余姚金泰 仪表厂LZS-15型，第2管道15采用UPVC 口径为①32mm，收集桶16为①300X400mm，水射 器17的喷嘴内径为①8mm、扩压管内径为①12mm，第1管道18采用UPVC 口径为①32mm，第
53出液管19采用UPVC 口径为①40mm，气体管22 口径为①20mm。用计量泵摸拟产气量为1000g/h纯二氧化氯发生器的反应母液量，向硫酸亚铁溶 液的制备装置打入反应母液，加入铁粉，反应母液与铁粉的质量比为10 0.5，均勻连续加 入5小时，母液流量为10kg/h，充入空气的流量为2m3/h，利用充入空气搅拌，得到硫酸亚铁 溶液，每小时检测硫酸亚铁的浓度，浓度见表1。实施例2，采用实施例1装置，用计量泵摸拟产气量为5000g/h纯二氧化氯发生器 的反应母液量，向硫酸亚铁溶液的制备装置打入反应母液，加入铁粉，反应母液与铁粉的质 量比为50 2. 5，均勻连续加入5小时，母液流量为50kg/h，充入空气的流量为4m3/h，利用 充入空气搅拌，得到硫酸亚铁溶液，每小时检测硫酸亚铁的浓度，浓度见表2。实施例3，采用实施例1装置，用计量泵摸拟产气量为10000g/h纯二氧化氯发生器 的反应母液量，向硫酸亚铁溶液的制备装置打入反应母液，加入铁粉，反应母液与铁粉的质 量比为100 5，均勻连续加入5小时，母液流量为100kg/h，充入空气的流量8m3/h，利用充 入空气搅拌，得到硫酸亚铁溶液，每小时检测硫酸亚铁的浓度，浓度见表3。将实施例3制备的硫酸亚铁溶液，加入自来水，使硫酸亚铁溶液浓度为164g/L，并 过滤，将硫酸亚铁溶液加入到纯二氧化氯处理后的含有亚氯酸盐的水中，按现有技术过滤， 去除自来水中的亚氯酸盐。按GB5749-2006标准检测自来水，检测结果见表4、5、6。本发明在自来水厂纯二氧化氯发生器的反应母液中添加铁粉，产生硫酸亚铁溶 液，现产现用，不经过浓缩、结晶、脱水、包运输环节，简化工艺，节约成本，综合利用自来水 厂纯二氧化氯发生器的反应母液，不仅解决二氧化氯消毒后饮用水中亚氯酸盐超标的国际 性问题，也避免了母液的中和或外运处理，降低了自来水的生产成本，还有效防止了环境污 染，确保自来水质量达标、安全。表1，实施例1硫酸亚铁的浓度 表2，实施例2硫酸亚铁的浓度 表3，实施例3硫酸亚铁的浓度
表4，硫酸亚铁溶液处理后的自来水测试结果 表5，硫酸亚铁溶液处理后的自来水测试结果 表6，硫酸亚铁溶液处理后的自来水测试结果
权利要求
一种硫酸亚铁溶液的制备方法，包括以下步骤一、按反应母液与还原铁粉质量比10～100∶0.5～5，在含有硫酸的纯二氧化氯发生器的反应母液中，加入铁粉；二、常温下，按反应母液的流入量10～100kg/h，连续均匀加入铁粉，同时充入流量为2～8m3/h的空气，得到硫酸亚铁溶液。
2.根据权利要求1所述的硫酸亚铁溶液的制备方法，其特征在于所述反应母液的硫 酸浓度为15 40%，还原铁粉的规格为80 200目、纯度为95 99%。
3.根据权利要求2所述的硫酸亚铁溶液的制备方法，其特征在于所述加入反应母液 和铁粉连续10分钟 5小时，得到硫酸亚铁溶液的浓度为25 169g/L。
4.一种硫酸亚铁溶液的应用方法，包括以下步骤一、将浓度为25 169g/L的硫酸亚 铁溶液，加入自来水，使硫酸亚铁溶液被稀释浓度为10 80g/L，并过滤；二、按硫酸亚铁与 亚氯酸盐的质量比5 2. 5 1，将硫酸亚铁溶液加入到纯二氧化氯处理后的含有亚氯酸盐 的水中，时间30 60min，按现有技术过滤，去除自来水中的亚氯酸盐。
5.一种硫酸亚铁溶液的制备装置，其特征在于所述硫酸亚铁溶液的制备装置设有反 应器(4)，反应器(4)中接入有二氧化氯发生器的反应母液进入管(7)和空气进气管(6)， 反应器⑷的上部接加料器(3)出口，反应器⑷上部的第1出液管(10)经泵(11)、过滤 器(12)和第2出液管(13)连接到收集桶(16)。
6.根据权利要求5所述的硫酸亚铁溶液的制备装置，其特征在于所述收集桶(16)经 第3管道(23)连接水射器(17)，收集桶(16)接有引入自来水的第3出液管(19)。
7.根据权利要求6所述的硫酸亚铁溶液的制备装置，其特征在于所述反应器(4)是 密闭反应器(4)，反应器(4)上部经出气管(8)连接气体洗涤器(9)，自来水进水管(22)接 入气体洗涤器(9)的上部淋浴喷头，气体洗涤器(9)下部连接的第3出液管(19)接收集桶 (16)。
8.根据权利要求7所述的硫酸亚铁溶液的制备装置，其特征在于所述反应母液进入 管(7)和空气进气管(6)的出口位于反应器(4)的下部；所述空气进气管(6)连接气泵 (5)；所述加料器(3)是螺旋加料器(3)，螺旋加料器(3)由调速电机(2)驱动，螺旋加料器 ⑶上端设有存放铁粉的贮斗⑴；所述泵(11)是离心泵。
9.根据权利要求8所述的硫酸亚铁溶液的制备装置，其特征在于所述过滤器(12)上 部出口经液体流量计(14)、第2管道(15)连接到反应器(4)；所述反应器(4)上部与收集 桶(16)经第1管道(18)连接，构成溢流管路。
10.根据权利要求9所述的硫酸亚铁溶液的制备装置，其特征在于所述反应器(4)设 置有加热器(21)、温度传感器(20)。
全文摘要
本发明公开了一种硫酸亚铁溶液的制备方法、应用方法和制备装置，要解决的技术问题是对二氧化氯发生器反应母液进行综合利用。本发明的制备方法在含有硫酸的纯二氧化氯发生器的反应母液中，加入铁粉，充入空气。应用方法将硫酸亚铁溶液，加入到纯二氧化氯处理后的含有亚氯酸盐的水中。其制备装置反应器中接入有二氧化氯发生器的反应母液进入管和空气进气管，反应器的上部接加料器出口，反应器上部的第出液管经泵、过滤器和第出液管连接到收集桶。本发明与现有技术相比，以纯二氧化氯发生器反应母液为原料，添加铁粉反应生成硫酸亚铁溶液，去除水中亚氯酸盐，综合利用二氧化氯发生器产生的反应母液，降低了自来水的生产成本。
文档编号C01G49/14GK101891260SQ20101022949
公开日2010年11月24日 申请日期2010年7月16日 优先权日2010年7月16日
发明者刘景华 申请人:深圳市斯瑞曼精细化工有限公司