專利名稱：制備含有三價(jià)鐵離子的水純化溶液的方法以及所獲得的產(chǎn)物的用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于由二價(jià)鐵離子制備含有三價(jià)鐵離子的水純化溶液的方法，在該方法中，水溶液形式的二價(jià)鐵離子和含有雜質(zhì)的原料在高溫下氧化，從而獲得一種可以沉淀的基本上純凈的三價(jià)鐵化合物和一種含有所說(shuō)的雜質(zhì)的溶液相。
通過(guò)本發(fā)明的方法，可以制備適用于水純化過(guò)程的三價(jià)鐵試劑，特別是由不純的二價(jià)鐵原料，例如作為工業(yè)過(guò)程的副產(chǎn)物和酸洗廢液而獲得的含有雜質(zhì)的硫酸亞鐵來(lái)制備該三價(jià)鐵試劑。
在本申請(qǐng)中，術(shù)語(yǔ)雜質(zhì)是指在飲用水中有害成分Pb,Co,Cr,Cu,Mn,Ni,Zn,Hg,As,Cd,Sb,Se。硫酸亞鐵中一種常見(jiàn)的雜質(zhì)是Mn。
三價(jià)鐵試劑通常在水純化過(guò)程中用作化學(xué)絮凝劑。它們是由作為工業(yè)過(guò)程的副產(chǎn)物或作為廢物的鐵化合物而制得的。這些原料的例子是在氧化鈦生產(chǎn)過(guò)程中形成的硫酸亞鐵以及主要含有氯化鐵或硫酸鐵的酸洗溶液。但是這些原料的運(yùn)用受到下列事實(shí)的限制，即它們經(jīng)常含有濃度受到限制的雜質(zhì)。舉例來(lái)說(shuō)，含有大量Mn的試劑不能用作純化飲用水。這種試劑僅能用來(lái)處理廢水或污水。
用來(lái)由作為工業(yè)過(guò)程副產(chǎn)物的硫酸亞鐵制備硫酸鐵溶液的常規(guī)方法是首先在水和酸的混合物中溶解硫酸亞鐵，而后將氧導(dǎo)入到溶液中，由此形成硫酸鐵溶液。PCT/FI95/00045申請(qǐng)中描述了一種經(jīng)過(guò)改進(jìn)的方法，在該方法中，向硫酸亞鐵溶液中加入硫酸，從而產(chǎn)生一種含有硫酸的漿料；將該漿料在高壓和60-140℃溫度下氧化。在這種情況下的氧化反應(yīng)是FeSO4+1/2O2+H2SO4+xH2O Fe2(SO4)3+yH2O由此形成一種硫酸鐵漿料，可以將其造粒并以溶解形式用作水純化試劑，只要原料不含有對(duì)水純化運(yùn)用來(lái)說(shuō)過(guò)分大量的雜質(zhì)。成粒的產(chǎn)物通常含有約20％的鐵。如果產(chǎn)物中的鐵含量可以達(dá)到更高，則該產(chǎn)物的使用經(jīng)濟(jì)性將會(huì)更好。通過(guò)降低產(chǎn)物的吸濕性并增加其顆粒強(qiáng)度，則可以進(jìn)一步改善產(chǎn)物的可操作性。此外，通過(guò)降低該產(chǎn)物的酸性，其在潮濕環(huán)境下引起的腐蝕性可以得到降低。
如果用作原料的硫酸亞鐵就像常見(jiàn)的那樣含有有害雜質(zhì)，則所獲得的產(chǎn)物肯定不能用于所有的水處理目的。經(jīng)常是硫酸亞鐵含有Mn雜質(zhì)，由此由這種硫酸亞鐵制得的試劑僅僅能用于對(duì)此沒(méi)有限制的運(yùn)用中。因此這就降低了該產(chǎn)物的用途及價(jià)值。
人們一直在試圖通過(guò)由硫酸亞鐵中沉淀不太可溶的主要是氫氧化物和硫酸的鹽如硫酸氫氧化鐵和鈉鐵礬來(lái)解決由于雜質(zhì)而引起的問(wèn)題。這種方法公開(kāi)在申請(qǐng)人的早期專利申請(qǐng)PCT/FI94/00588中。在這種方法中，將硫酸亞鐵溶解于水和酸的混合物中，如果需要可以向該溶液中加入一種合適的鈉化合物。將所獲得的溶液在高溫下氧化，從而如上所說(shuō)使沒(méi)有雜質(zhì)的不太可溶的鐵化合物由該溶液中沉淀。沉淀的鐵化合物通過(guò)過(guò)濾而分離。這種方法存在下列問(wèn)題，即余下的酸性母液首先必須被中和而后對(duì)其進(jìn)行處理，使之可以安全排放。在實(shí)際操作中，處理母液所需的措施降低了方法的經(jīng)濟(jì)性。另一個(gè)問(wèn)題是所獲得的鈉鐵礬具有較低的溶解度，因此必須將其重新溶解在硫酸或鹽酸中。
J.Bohacek等人在材料科學(xué)雜志(美)28(1993),pp2827-2832中的文章描述了一種方法，在該方法中，將硫酸亞鐵氧化成硫酸鐵并且作為水合氫離子鐵礬或部分作為針鐵礦沉淀而用作顏料。捷克斯洛法克專利2771141描述了一種類似的沉淀過(guò)程并且認(rèn)為含有硫酸鐵的殘余溶液可以用作水處理的絮凝劑。
已經(jīng)知道可以通過(guò)向溶液中加入硫酸和鹽酸并且將該溶液氧化由此形成相應(yīng)的鐵化合物而由酸洗溶液(是氯化物或硫化物溶液)制備鐵化合物。當(dāng)起始溶液含有雜質(zhì)時(shí)，就會(huì)在含有鐵化合物的溶液中存在這些相同的雜質(zhì)。因此所獲得的產(chǎn)物作為水處理試劑的用途將取決于這些雜質(zhì)在原料中濃度。
本發(fā)明的目的在于提供一種方法，與以前用于水處理中的過(guò)程相比，通過(guò)該方法，可以更有效地采用作為工業(yè)過(guò)程副產(chǎn)物或廢物的鐵原料。其特定的目的在于由含有雜質(zhì)的原料制備無(wú)雜質(zhì)的鐵試劑用于水處理過(guò)程中，特別是用于純化飲用水，同時(shí)制備一種可用于廢水處理的含有雜質(zhì)的鐵試劑。這些目的可以通過(guò)本發(fā)明的方法來(lái)達(dá)到，該方法的特征如權(quán)利要求1中所說(shuō)。
在本發(fā)明的方法中，可以氧化僅含鐵原料和可能的水的混合物，在此情況下，氧化步驟將形成一種不溶于水的鐵化合物，即針鐵礦或水合氫離子鐵礬，以及一種含有可溶形式的三價(jià)鐵化合物的漿料；如果需要，可以在后續(xù)步驟中將漿料固化并轉(zhuǎn)化成溶液形式的三價(jià)鐵試劑。
本發(fā)明基本點(diǎn)在于只有一部分，典型地為30-60％存在于原料中鐵作為不可溶解的三價(jià)鐵化合物沉淀，而其余的鐵保持可溶解的形式。這就可以無(wú)需向原料中加入任何酸而實(shí)現(xiàn)，在這種情況下，在氧化步驟中，沉淀反應(yīng)將一直進(jìn)行，直到在沉淀不溶于水的鐵化合物與可溶于水的鐵化合物之間達(dá)到平衡。
通過(guò)加入一種可以以堿的形式起反應(yīng)的化合物，優(yōu)選地為一種Mg化合物如氧化鎂或氫氧化鎂，可以使平衡向著沉淀的方向進(jìn)行。該堿性物質(zhì)增加了溶液的pH值，從而重新開(kāi)始該沉淀反應(yīng)并且使該反應(yīng)一直進(jìn)行，直到在該沉淀反應(yīng)中形成的酸使pH值降低到使沉淀反應(yīng)停止的水平。通過(guò)加入一種酸，可以使反應(yīng)向著可溶化合物的方向轉(zhuǎn)移。原則上，沉淀產(chǎn)率可以進(jìn)行0-100％的調(diào)整，雖然本發(fā)明的思想如前所說(shuō)是獲得沉淀的純鐵化合物和含有鐵離子的溶液這兩種物質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明，將會(huì)獲得兩部分產(chǎn)物，這兩部分均可以用作水處理試劑。當(dāng)原料含有雜質(zhì)時(shí)，這些雜質(zhì)將進(jìn)入到可溶于水的產(chǎn)物部分中。因此這種方法產(chǎn)生這樣一種產(chǎn)物，該產(chǎn)物中不含雜質(zhì)的不可溶的部分可以較容易地與含有雜質(zhì)的可溶的部分分離。
舉例來(lái)說(shuō)，通過(guò)過(guò)濾可以將由氧化和沉淀過(guò)程獲得的漿料的溶液相和固體相彼此分離，在這種情況下，溶液相可以用作水處理試劑，而固體相重新溶解在一種酸中。另一種常常特別有益的方法是通過(guò)造?；蛞恍┢渌南嗨品椒ㄈ缂訅憾?jié){料固化，由此獲得含有三價(jià)鐵的固體中間產(chǎn)物。以這種方式，可以較容易地將產(chǎn)物輸送到使用地點(diǎn)，并在那兒將其溶解在水中以分離純凈的三價(jià)鐵化合物。
當(dāng)原料是含水硫酸亞鐵如硫酸亞鐵一水或七水合物時(shí)，可以采用下列方法。在升高的溫度下、在加壓反應(yīng)器中將固體二價(jià)鐵鹽氧化，此時(shí)不加入酸或水。在氧化步驟中，二價(jià)鐵鹽溶解在其自身的結(jié)晶水中，同時(shí)開(kāi)始沉淀出水合氫離子鐵礬H3OFe3(OH)6(SO4)2。該反應(yīng)可以描述如下H3OFe3(OH)6(SO4)2(s)(1)在氧化過(guò)程中，在硫酸鐵溶液和水合氫離子鐵礬之間建立一種平衡。這意味著大約有一半鐵包含在溶液中，而其余的在沉淀出的水合氫離子鐵礬中?？梢詫⒀趸臐{料造粒以產(chǎn)生固體中間產(chǎn)物，固體中間產(chǎn)物含有水合氫離子鐵礬30-40％和余下的不同形式的硫酸鐵Fe2(SO4)3·xH2O。該產(chǎn)物含有25-27％Fe，它比常規(guī)硫酸鐵產(chǎn)物中高出20％。通過(guò)進(jìn)一步干燥，可以獲得更高的鐵含量。該產(chǎn)物比常規(guī)的三價(jià)鐵產(chǎn)物更少吸濕，其顆粒強(qiáng)度更高，其酸性更小。該產(chǎn)物是顆粒形式的，因此容易輸送。
由于天然的平衡在鐵礬中包含40-60％的鐵，而60-40％的鐵是可溶形式的。如上所說(shuō)，通過(guò)將一種堿性化合物加入到反應(yīng)混合物中可以將鐵礬的產(chǎn)量提高到該值以上。
通過(guò)將該粒狀產(chǎn)物首先溶解在水中可以制得溶液形式的絮凝劑，從而由可溶解的部分獲得適用于處理廢水或處理泥漿的冷硫酸鐵溶液。溶液中雜質(zhì)與鐵的比例是原料中的兩倍。不可溶解的部分可以用來(lái)制備沒(méi)有雜質(zhì)的絮凝劑。
不溶解的部分是具有高鐵含量的(33-36％)的非常純的產(chǎn)物。當(dāng)溶解時(shí)，它可以用來(lái)純化飲用水。不可溶解的沉淀可以在高溫下溶解于硫酸或鹽酸中。不可溶解的部分還可以用來(lái)制備含有硝酸鹽的化學(xué)絮凝劑，在這種情況下，其中的硝酸鹽含量高于前面所說(shuō)的(NO3與鐵的摩爾比大約為1.5-2)。
不僅硫酸亞鐵、而且含有氯化亞鐵(鐵含量約為12％)以及作為雜質(zhì)Mn的酸洗母液可以用作原料。當(dāng)將這種原料在120℃的溫度和6巴的壓力下氧化時(shí)，氧化過(guò)程按下列方式進(jìn)行
在該氧化過(guò)程中形成的不可溶解的化合物是針鐵礦，它在氧化反應(yīng)中沉沉淀來(lái)。根據(jù)該反應(yīng)，大約1/3的鐵作為針鐵礦沉沉淀來(lái)，其中Mn與Fe的比率小于原料溶液中的。如有必需，可以將該漿料?；?。在這種情況下，沉淀產(chǎn)率還可以調(diào)整。
通過(guò)采用本發(fā)明，可以獲得多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。首先，產(chǎn)物的制備過(guò)程比常規(guī)工藝更有利，這是因?yàn)樵谘趸^(guò)程中不再需要硫酸。作為任選的中間產(chǎn)物而獲得的顆粒比通過(guò)常規(guī)酸加入法制得的三價(jià)鐵產(chǎn)物含有更多的鐵。這部分降低了運(yùn)輸成本。由于顆粒的低吸濕性和低酸度，它可以在潮濕環(huán)境中引起較小的腐蝕。其次，制備過(guò)程產(chǎn)生了兩部分產(chǎn)物，一個(gè)部分含有非常純的鐵化合物，而另一部分含有大部分存在于原料中的雜質(zhì)。因此該方法可以采用不純的原料，而且可以獲得適用于純化飲用水的純鐵產(chǎn)物。
通過(guò)氧化過(guò)程獲得的產(chǎn)物中的兩部分可以在將漿料轉(zhuǎn)變成固體中間產(chǎn)物之前或在將固體中間產(chǎn)物溶解的步驟中彼此分離。中間產(chǎn)物在水中的溶解以及不可溶部分的分離產(chǎn)生一種含有三價(jià)鐵離子的溶液，并且例如適用于處理廢水或泥漿，用于鐵試劑的純度要求不限制其運(yùn)用的用途中。反過(guò)來(lái)，不可溶解的部分是非常純的鐵試劑，它可以溶于酸中。所獲得的溶液例如可以適用于純化飲用水或其它需要純?cè)噭┑募兓^(guò)程中。該過(guò)程提供了適用于各種水處理運(yùn)用的非常靈活的、廣泛適用的和廉價(jià)的產(chǎn)物。
本發(fā)明還涉及任選地在上述過(guò)程中形成的中間產(chǎn)物，特別是由不溶于水的三價(jià)鐵化合物(它是水合氫離子鐵礬H3OFe3(OH)6(SO4)2或針鐵礦FeO(OH))，可溶于水的三價(jià)鐵化合物以及可溶于水的雜質(zhì)組成的顆粒產(chǎn)物，還可以涉及通過(guò)本發(fā)明工藝獲得的最終的溶液形式的產(chǎn)物在各種水處理方法中的應(yīng)用，特別是采用轉(zhuǎn)化成溶液形式的沉淀出的純?nèi)齼r(jià)鐵化合物作為飲用水純化過(guò)程中的絮凝劑的用途，以及涉及采用含有可溶三價(jià)鐵化合物和任何可能的雜質(zhì)的溶液作為廢水處理過(guò)程中的絮凝劑的用途。
下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的顆粒中間產(chǎn)物制備過(guò)程的示意圖。
圖2是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的示意圖，用于制備純?nèi)齼r(jià)鐵化合物和含有三價(jià)鐵離子的溶液。
圖3是將純?nèi)齼r(jià)鐵化合物溶解于酸中的示意圖。
圖4是將顆粒中間產(chǎn)物溶解中水而后溶解于酸中的示意圖。
圖1表示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的示意圖。向作為二氧化鈦生產(chǎn)過(guò)程副產(chǎn)物而獲得的硫酸亞鐵(17.5％Fe)中加入水。將所獲得的混合物進(jìn)行氧化步驟，其中反應(yīng)器的溫度通常升高到約120℃，壓力為1-10巴，優(yōu)選地為5-6巴。將氧氣供入該反應(yīng)器中，攪拌該混合物以改善氧的分散性。在這些條件下，鐵被氧化并且同時(shí)形成一種不溶于水的三價(jià)鐵鹽，在此情況下，它是水合氫離子鐵礬。沉淀繼續(xù)進(jìn)行，直到在所說(shuō)的鹽和可溶的硫酸鐵之間建立平衡。將由氧化步驟獲得的漿料進(jìn)行造粒，其中如有必要，可以將水從該漿料中蒸發(fā)掉。所獲得的顆粒含有大約26％的鐵，其中一部分是水合氫離子鐵礬的形式，而其余的是硫酸鐵的形式。
圖2表示本發(fā)明的方法的另一個(gè)實(shí)施方案。原料是以氯化物為主的酸洗溶液。將該溶液導(dǎo)入到氧化反應(yīng)器中，將該反應(yīng)器加熱并加入氧。在這種情況下，在氧化反應(yīng)過(guò)程中會(huì)沉淀氫氧化氧化鐵，即針鐵礦FeO(OH)，它是不可溶于水的三價(jià)鐵化合物。溶液形式的氯化鐵留在溶液相中。所沉淀的三價(jià)鐵化合物通過(guò)過(guò)濾而分離。
圖3表示根據(jù)圖2所獲得的沉淀物在酸中的溶解過(guò)程，該酸如圖中所示可以硫酸、鹽酸或硝酸。由此可以獲得適用于處理飲用水的溶液，并且根據(jù)所用的酸，它可以分別含有硫酸鐵、硫酸氯化鐵或硫酸硝酸鐵。因此用來(lái)溶解的酸可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇。例如可以根據(jù)水處理過(guò)程的要求或酸的可獲得性決定用于溶解的酸的選擇。
圖4表示通過(guò)圖1的方法制得的顆粒產(chǎn)物的溶解過(guò)程，在第一個(gè)步驟中將產(chǎn)物溶解中水中，而后將不可溶解的部分分離，并將其溶解于任選的酸中。根據(jù)該附圖，存在于顆粒產(chǎn)物中的鐵有一半溶解中水溶液中。在該溶解步驟以后，將該溶液過(guò)濾分離，并且將所得的濾液用于水處理中。如果原料中含有雜質(zhì)，如在圖4的情況下為Mn，實(shí)際上所有的Mn均進(jìn)入到這部分中。存在于產(chǎn)物中的鐵有一半是在不可溶于水的沉淀物中，該沉淀物在第二個(gè)溶解步驟中溶解于酸中；根據(jù)該附圖，該酸可以是硫酸、鹽酸或硝酸。根據(jù)所用的酸，可以獲得適用于水處理的溶液，該溶液分別含有硫酸鐵、硫酸氯化鐵或硫酸硝酸鐵。
實(shí)施例1將含有17.5％鐵的硫酸亞鐵以7噸/小時(shí)的速度加入到溶解容器中。通過(guò)加熱，硫酸亞鐵溶解在其自身的結(jié)晶水中。將所獲得的漿料在5.2-5.5巴壓力和122-125℃溫度下氧化。將氧化過(guò)的漿料加入到造粒鼓中，并將顆粒干燥。該實(shí)驗(yàn)總共進(jìn)行50小時(shí)顆粒產(chǎn)物的總產(chǎn)量為260噸。產(chǎn)物中的水分含量為12-14％，它含有0.37％Fe2+、25％Fe3+和15.7％S。根據(jù)X射線衍射圖，所獲得的產(chǎn)物含有下列結(jié)晶化合物H3OFe3(SO4)2(OH)6和Fe14O4(SO4)18·63H2O。該產(chǎn)物的吸濕性，即將樣品中相對(duì)濕度88％下保持6天其重量的增加，為7-9％。常規(guī)的顆粒硫酸鐵的吸濕性為17-24％。產(chǎn)物的顆粒強(qiáng)度為100-170N，而常規(guī)顆粒硫酸鐵的強(qiáng)度僅為75-90N。
實(shí)施例2
將300克在實(shí)施例1實(shí)驗(yàn)中獲得的產(chǎn)物溶解中180克水中。溶解時(shí)間為2小時(shí)，溫度為40℃。而后將溶液過(guò)濾，由此獲得371克濾液和132克含有34％Fe和0.0035％Mn(以干基計(jì)算)的殘?jiān)?。?duì)濾液進(jìn)行分析，它含有11.3％Fe、0.28％Fe2+、0.13％Mn、230ppm Zn、＜5ppm Cr、23ppm Ni、＜5ppm Pb、＜0.02ppm Cd、＜0.01ppm Hg。濾液的比重為1.446克/厘米3，其pH值為2.04(稀釋1∶10)。
實(shí)施例3將90克由實(shí)施例2實(shí)驗(yàn)獲得的過(guò)濾殘?jiān)芙庵辛蛩?34克，96％,77克H2O)中。溶解時(shí)間為2小時(shí)，溫度為60℃。將所獲得的溶液過(guò)濾，獲得108克濾液。過(guò)濾殘?jiān)鼮?.149克，它對(duì)應(yīng)于0.23％起始物質(zhì)量。濾液含有12.7％Fe、0.01％Fe2+、0.0018％Mn、4.7ppmZn、＜5ppm Cr、＜5ppm Ni、＜5ppm Pb、＜0.02ppm Cd、＜0.01ppmHg。濾液的比重為1.592克/厘米3，其pH值為1.44(稀釋1∶10)。
實(shí)施例4根據(jù)下表，將88克由實(shí)施例1實(shí)驗(yàn)獲得的產(chǎn)物溶解在鹽酸(37％)、硝酸(65％)和硫酸(96％)中。為獲得含有11％鐵的溶液，根據(jù)需要加入合適量的水。在該溶解實(shí)驗(yàn)中，在溶解2小時(shí)或5小時(shí)以后對(duì)不可溶解的部分進(jìn)行測(cè)定并且以％重量顆粒產(chǎn)物量給出。在該實(shí)驗(yàn)中的酸用量是根據(jù)鐵計(jì)算得到的當(dāng)量。其結(jié)果示于下表中。表通過(guò)本發(fā)明的方法獲得的顆粒產(chǎn)物在酸中的溶解度
>這些實(shí)驗(yàn)清楚地表明硫酸是最有效的溶劑，鹽酸是第二有效的溶劑，而硝酸是最低有效的，但即使是硝酸也能溶解產(chǎn)物，如果采用足夠長(zhǎng)的溶解時(shí)間和足夠高的溫度的話。
實(shí)施例5在120℃溫度和6巴壓力下用氧(O218公斤)氧化1000公斤含有12％鐵的酸洗溶液。由該溶液中沉淀不可溶解的三價(jià)鐵化合物，根據(jù)X射線衍射，它是FeO(OH)。由干燥物質(zhì)計(jì)算，該沉淀含有46.5Fe。存在于起始溶液中的鐵有大約三分之一是在該沉淀中，而余下的是可溶的氯化鐵形式。該氯化鐵溶液含有10.7％鐵。該沉淀可以較容易地過(guò)濾，并且將其在70-80℃下溶解在鹽酸中。
實(shí)施例6將一些水裝入2升燒瓶中，并將水加熱到50-60℃。而后當(dāng)硫酸亞鐵溶解在其自身的結(jié)晶水中時(shí)逐漸加入硫酸亞鐵。硫酸亞鐵的加入總量為3公斤。而后將該溶液移入高壓釜中，高壓釜的溫度被升高到127℃且向其中加入氧。高壓釜中的壓力為6巴。在6小時(shí)的氧化過(guò)程中，向高壓釜中倒入總量為1814克含有207克氧化鎂的氧化鎂漿料。在大約3小時(shí)氧化反應(yīng)以后，在加入大約1150克氧化鎂漿料時(shí)，由高壓釜中取出試樣。通過(guò)過(guò)濾將沉淀物與試樣分離。根據(jù)X射線衍射，該沉淀物是水合氫離子鐵礬。根據(jù)分析結(jié)果，試樣中74％鐵是鐵礬形式的，而其余的是在溶液中。沉淀物中的鐵含量為35％，而在濾液中為5.1％。在氧化反應(yīng)結(jié)束時(shí)，即在大約6小時(shí)氧化過(guò)程以后，當(dāng)將所有上述氧化鎂漿料加入時(shí)，將配合料冷卻。通過(guò)過(guò)濾分離沉淀物，根據(jù)X射線衍射，它是水合氫離子鐵礬。鐵礬沉淀物現(xiàn)在含有85％鐵，而其余的在溶液中。根據(jù)分析結(jié)果，該沉淀物含有35％Fe、0.012％Mg和24ppm Mn。該濾液含有2.5％Fe、0.049Fe2+、2.80％Mg和983ppmMn。
對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，很顯然本發(fā)明的各種實(shí)施方案不限于上述實(shí)施例，但可以在權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)變化。
權(quán)利要求
1．一種由二價(jià)鐵離子制備含有三價(jià)鐵離子的水處理溶液的方法，其中在升高的溫度下將由水溶液形式的二價(jià)鐵離子和可能的雜質(zhì)組成的原料氧化，從而獲得一種沉淀的基本上純凈的三價(jià)鐵化合物和一種含有所說(shuō)的雜質(zhì)的溶液相，其特征在于該沉淀過(guò)程以這樣一種方式進(jìn)行，使得部分三價(jià)鐵作為針鐵礦FeO(OH)沉淀，或者在硫酸根離子存在下以水合氫離子鐵礬H3OFe6(OH)6(SO4)2的形式沉淀，而余下部分的三價(jià)鐵離子以可溶于水的形式保留在溶液相中，以及將所獲得的固體三價(jià)鐵化合物與溶液相分離并且通過(guò)溶解于酸中而轉(zhuǎn)化成適用于處理飲用水的純化試劑，余下的含有可溶三價(jià)鐵離子溶液相適用于處理廢水。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于通過(guò)過(guò)濾將沉淀的純?nèi)齼r(jià)鐵化合物與溶液相分離。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于將所獲得的由沉淀的純?nèi)齼r(jià)鐵化合物和溶液相組成的漿料干燥形成顆粒，并且將顆粒在后面的步驟中通過(guò)加入酸重新轉(zhuǎn)化成漿料，純凈的三價(jià)鐵化合物通過(guò)過(guò)濾而從漿料中分離。
4．根據(jù)前面權(quán)利要求中任意一個(gè)所說(shuō)的方法，其特征在于原料是硫酸亞鐵FeSO4，它可以含有雜質(zhì)并且可以通過(guò)加熱從而使硫酸亞鐵溶解在其自身的結(jié)晶水中或者通過(guò)加入水而轉(zhuǎn)化成水溶液。
5．根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于有大約10-60％，優(yōu)選地有40-60％三價(jià)鐵離子作為水合氫離子鐵礬H3OFe6(OH)6(SO4)2的沉淀，而余下的作為硫酸鐵Fe2(SO4)3保留在溶液相中。
6．根據(jù)權(quán)利要求4或5的方法，其特征在于通過(guò)酸或堿，如氧化鎂或氫氧化鎂對(duì)溶液的pH值進(jìn)行調(diào)整可以改變?nèi)齼r(jià)鐵離子在沉淀的水合氫離子鐵礬和溶液相之間的分布。
7．根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一個(gè)所說(shuō)的方法，其特征在于原料是含有氯化亞鐵的酸洗溶液，此時(shí)由氧化溶液中沉淀針鐵礦FeO(OH)，同時(shí)氯化鐵FeCl3保留在溶液中。
8．一種顆粒產(chǎn)物，它是作為權(quán)利要求3的方法的中間產(chǎn)物而形成的，其特征在于它由不溶于水的三價(jià)鐵化合物水合氫離子鐵礬H3OFe6(OH)6(SO4)2或針鐵礦FeO(OH)、可溶于水的三價(jià)鐵離子以及任選的可溶于水的雜質(zhì)組成。
9．根據(jù)權(quán)利要求8的產(chǎn)物，其特征在于包含在其中的三價(jià)鐵離子大約有10-60％，優(yōu)選地有40-60％是水合氫離子鐵礬形式的，而其余的為硫酸鐵的形式。
10．采用由權(quán)利要求1-7中任意一個(gè)所說(shuō)的方法制得的三價(jià)鐵化合物作為飲用水純化的絮凝劑，所說(shuō)的三價(jià)鐵化合物是首先沉淀以及而后轉(zhuǎn)變成溶液的。
11．采用由權(quán)利要求1-7中任意一個(gè)所說(shuō)的方法制得的溶液來(lái)處理廢水，所說(shuō)的溶液含有三價(jià)鐵離子和任選的雜質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由二價(jià)鐵離子制備含有三價(jià)鐵離子的溶液形式的水處理制劑的方法,涉及在該方法中獲得的顆粒中間產(chǎn)物,以及涉及該方法最終產(chǎn)物的應(yīng)用。在該方法中,在升高的溫度下將由水溶液形式的二價(jià)鐵離子和可能的雜質(zhì)組成的原料氧化,從而獲得一種沉淀的基本上純凈的三價(jià)鐵化合物和一種含有所說(shuō)的雜質(zhì)的溶液相,本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)在于該沉淀過(guò)程以這樣一種方式進(jìn)行,使得部分三價(jià)鐵作為針鐵礦FeO(OH)沉淀,或者在硫酸根離子存在下以水合氫離子鐵礬H
文檔編號(hào)B01D21/01GK1216517SQ97193883
公開(kāi)日1999年5月12日 申請(qǐng)日期1997年4月15日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月16日
發(fā)明者S·約克因, S·佳福斯卓姆, T·凱納卡拉, O·羅塔, J·托瑪拉, K·斯泰恩達(dá)爾 申請(qǐng)人:凱米拉化學(xué)有限公司