[发明专利]溶液放电等离子体诱导铁泥还原制备硫酸亚铁的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硫酸亚铁的制备方法，具体为利用工业废弃铁泥为原料和苯酚等有机物为还原剂通过溶液放电生产硫酸亚铁的方法。

背景技术

硫酸亚铁是重要的化工原料，广泛用于水处理混凝剂，催化剂和饲料添加剂等。常规的硫酸亚铁生产方法可由铁屑与稀硫酸反应得到或由钛铁矿制取钛白粉生产中副产物得到。

硫酸亚铁在使用过程中，一般都直接或间接地转化为铁泥(饲料添加剂除外)。例如Fenton试剂是处理难降解有机废水的有效方法^[1-2]。在酸性介质中，H₂O₂在硫酸亚铁的作用下产生强氧化性的羟基自由基，将废水中的有机污染物氧化分解。硫酸亚铁在反应过程中变成三价铁，反应结束后将介质调成碱性(一般用氢氧化钙)，最终铁以氢氧化铁(铁泥)沉淀的形式与水相分离。由于这些铁泥中常夹杂有毒物质和硫酸钙等杂质，回收困难，一般被丢弃。丢弃的铁泥会使土壤结块，pH改变，造成土壤污染。目前有关铁泥回收利用的报道很少：曹瑞军等人^[3]公开了一种利用酸催化和铁粉还原铁泥制备硫酸亚铁和硫酸亚铁铵的方法；李马理等人^[4]研究了利用铁粉还原铁泥制备一水硫酸亚铁的工艺。上述工艺的主要缺点是均利用铁粉作还原剂。一方面现在铁粉价格比较高，使生产成本增加；另一方面由于铁粉的加入会使每生产一次后铁总量增加三分之一，增加的硫酸亚铁不能公司内部消化而只能卖往他处，由于规模等问题，造成运输成本增加。

本发明的目的在于提出一种利用苯酚等有机物(或工业废液)为还原剂还原铁泥中三价铁生产硫酸亚铁的方法。过程中使用的还原剂为有机物而非铁粉，这样可使硫酸亚铁在循环使用过程中不增加铁的总量、同时还原剂廉价易得，可带来良好的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]Neyens E.，Baeyens J.A review of classic Fenton’s peroxidation as an advanced oxidation technique，J.Hazard.Mater.2003，98：33-50

[2]Pignatello J.J.，Oliveros E.，Mackay A.Advanced oxidation processes for organic contaminant destruction based on the Fenton reaction and related chemistry，Critical Rev.Environ.Sci.Technol.2006，36：1-84

[3]曹瑞军，梅冬，一种生产硫酸亚铁及硫酸亚铁铵的方法，CN 1138009A

[4]李马理，余长艳，利用废铁泥制饲料级一水硫酸亚铁的研究，湖南化工，1997，27：32-40

发明内容

本发明的目的在于针对传统铁泥回收工艺的不足，提出一种溶液放电等离子体诱导有机物还原铁泥中三价铁制备硫酸亚铁的方法。本发明的目的通过如下方案来实现：

一种废铁泥溶液放电等离子体制备硫酸亚铁的方法，包括以下步骤：

(1)向反应釜内加入铁泥；在搅拌下缓慢加入浓度为1-5mol/L的硫酸至反应釜内溶液pH 1-4，使铁泥溶解；

(2)向步骤(1)所得溶液中加入有机还原剂；

(3)将步骤(2)所得溶液转移到含阴阳电极的溶液放电等离子体反应器中；接通电源，提高电压到500-800V，电流5-20A，放电反应20-30分钟；

(4)将步骤(3)反应器内溶液过滤，去除不溶杂质；所得滤液浓缩结晶，得到七水硫酸亚铁或六水硫酸亚铁铵；

步骤(1)所述铁泥中氢氧化铁含量为80wt.％～100wt.％；

步骤(2)所述有机还原剂为工业纯苯酚、苯胺或硝基苯中的一种，或含有上述有机物的工业废液；所述有机还原剂为工业纯苯酚、苯胺或硝基苯时，其加入量为铁泥质量的10％；所述有机还原剂为工业废液时，废液中有机物含量为1-3wt.％，工业废液加入量以有机物计为铁泥质量的10％(即所加入的工业废液中苯酚、苯胺或硝基苯的质量为铁泥质量的10％)；