[发明专利]一种含磷聚硫酸铁的制备方法及其处理焦化废水的应用

说明书

本发明公开了一种含磷无机复合高分子聚硫酸铁混凝剂的生产工艺，及其在焦化废水等高浓度有机废水深度处理(除磷和去残留COD)中的应用；含磷聚硫酸铁以生产钛白粉的副产品硫酸亚铁、液体氧气等为原料，成品含铁量(以Fe计)为11.0％‑15.5％，具有资源综合利用高、成本低廉等特点；以有机磷酸为“交联剂”，拓展了水解铁离子的聚合度，从而能更好地发挥铁离子在水体中的桥联和凝聚能力，其性能与常规聚合硫酸铁相比提升10％以上。本发明生产工艺简单，易操作，可在低温常压下进行，适于大规模生产，在生产过程中无三废产生，是一种绿色环保工艺。

技术领域

本发明属于污水处理领域，特别涉及一种新型含磷无机复合高分子聚硫酸铁的制备方法，特别涉及一种聚磷硫酸铁絮凝剂处理焦化废水的应用。

背景技术

高分子铁系混凝剂是目前水处理化学沉淀法中最有发展和应用前景的无机高分子混凝剂，例如，聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铁(PFC)、聚硅硫酸铁(PFSS)、聚磷硫酸铁(PPFS)、聚磷硫酸铁以及复配新型混凝剂等。最近几年，聚合硫酸铁的使用日益广泛，研究生产聚合硫酸铁的新方法和新工艺不断涌现，简化工艺、降低成本、提高效果、增强产品竞争力，是聚合硫酸铁制备技术发展的总体趋势。

聚合硫酸铁(PFS)也称碱式硫酸铁或羟基硫酸铁，其分子式一般可表示为[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m。它是硫酸铁在水解-絮凝过程中的一个中间产物。液体聚合硫酸铁本身含有大量的聚合阳离子，如[Fe3(OH)4]5+、[Fe6(OH)12]6+、[Fe4O(OH)4]6+等。其在水溶液中存在着[Fe(H2O)6]3+、[Fe2(H2O)3]3+、[Fe(H2O)2]3+等络合阳离子。它们以羟基(-OH)架桥形成多核络离子，从而形成巨大的无机高分子化合物，能够强烈地吸附胶体微粒，通过粘附、架桥、交联作用，促使微粒凝聚。

我国工业化生产聚合硫酸铁广泛采用氧气氧化和氮氧化物催化的方法，其合成机理如下(中国授权专利CN101805051B：一种复合聚磷硫酸铁絮凝剂及其生产方法；中国授权专利CN104709992B：一种聚磷硫酸铁絮凝剂及其制备方法和应用；李风亭.我国混凝剂聚合硫酸铁的技术发展现状[J].工业水处理，2002，01:5-8.；李风亭，刘遂庆.无机高分子混凝剂聚合氯化铁的合成方法[J].工业水处理，1999，06:26-27.)：

H2SO4+2MNO2＝2HNO2+M2SO4 (1)

H2SO4+2HNO2+2FeSO4＝Fe2(SO4)3+2NO+2H2O (2)

2NO+O2＝2NO2 (3)

H2SO4+2NO2+2FeSO4＝Fe2(SO4)3+2NO↑+2H2O (4)

总反应式为：