孫 全 方

（合肥市皖發(fā)凈水材料有限公司， 安徽 合肥 231125）

亞硝酸鈉法生產(chǎn)聚合硫酸鐵新進展

孫 全 方

（合肥市皖發(fā)凈水材料有限公司， 安徽 合肥 231125）

酸性條件下，以亞硝酸鈉為催化劑，以氧氣為氧化劑，一步法生產(chǎn)聚合硫酸鐵。實踐證明：密閉條件下，于350 kg水中投加1 t全鐵含量為20%的硫酸亞鐵，配以98%濃硫酸的110 kg，以20 kg亞硝酸鈉作為催化劑，以10～11 MPa的工業(yè)氧氣5～6瓶作為氧化劑，55 ℃下催化氧化硫酸亞鐵制備液體聚合硫酸鐵可以在3 h內(nèi)完成反應(yīng)，生產(chǎn)出符合國家標準的高效凈水劑。此生產(chǎn)工藝大大縮短了反應(yīng)完成時間，提高了生產(chǎn)效率。又因為是密閉條件下反應(yīng)，也大大減少了亞硝酸鈉對環(huán)境的污染。是一種制備聚合硫酸鐵的理想方案。目前，此工藝已經(jīng)應(yīng)用于本公司的實際生產(chǎn)。

亞硝酸鈉法； 聚合硫酸鐵； 縮短反應(yīng)時間； 提高生產(chǎn)效率減少環(huán)境污染

經(jīng)典的亞硝酸鈉法生產(chǎn)聚合硫酸鐵生產(chǎn)方法是：將定量的水中加入反應(yīng)釜中，邊攪拌邊加入定量的硫酸亞鐵，然后滴加定量的硫酸。在充分攪拌的情況下,緩慢加入亞硝酸鈉,并通入空氣進行完全氧化。[1]為了提高反應(yīng)速度,降低生產(chǎn)成本,亞硝酸鈉按多次少量的原則投加,其總投加量為物料總量的1%～1.5%,完全反應(yīng)時間需17 h。 此法，生產(chǎn)工藝簡單易行,反應(yīng)過程溫和,對設(shè)備的要求不高,投資省。不足之處是：氧化時間太長,生產(chǎn)效率低；產(chǎn)品聚合硫酸鐵的鹽基度較低,一般只有6～9。且反應(yīng)過程常常伴隨著大量氮的氧化物排出, 污染了環(huán)境, 致使產(chǎn)品的鹽基度受到很大的制約。筆者在借鑒中和經(jīng)典的亞硝酸鈉法生產(chǎn)聚合硫酸鐵生產(chǎn)方法[2]和雙氧水氧化法生產(chǎn)聚合硫酸鐵最新工藝方法[3]基礎(chǔ)上，經(jīng)過多次反復試驗，最終找出了一條高效亞硝酸鈉法生產(chǎn)聚合硫酸鐵的可行方案。

1 所需原料和設(shè)備

自來水350 kg；

FeSO4·7H2SO41 t（含量20%）；

98% H2SO4110 kg；

NaNO220 kg加入100 kg水中；

氧氣5～6瓶（10～11 MPa的壓力）；

搪瓷反應(yīng)釜（帶循環(huán)泵）。

2 操作步驟

2.1 準備工作

檢查反應(yīng)釜內(nèi)是否干凈，攪拌槳及內(nèi)置溫度計套管是否完好，試開攪拌是否正常，試開物料循環(huán)泵是否正常，反應(yīng)釜蓋及壓力計密封墊是否完好，所有閥門是否完好和開閉自如，檢查完好后開始下一步操作。

2.2 投料生產(chǎn)

（1）往反應(yīng)釜內(nèi)加入自來水350 kg，然后開攪拌，緩慢投加硫酸亞鐵1 t，并在攪拌的情形下加入所需硫酸 110 kg（加硫酸不宜過快，110 kg硫酸10-15分鐘加完）；用蒸汽給反應(yīng)釜加熱，以促使硫酸亞鐵全部溶解。觀察溫度計，加熱升溫至30～35 ℃停止通蒸汽。關(guān)閉蒸汽閥門。打開冷卻循環(huán)水出水閥門。

（2）攪拌5 min后，停攪拌。打開反應(yīng)釜底閥，打開循環(huán)泵進出口閥門，開循環(huán)泵。打開配好的亞硝酸鈉（每箱加入25 kg亞硝酸鈉固體，然后用自來水補滿，用木棒攪拌使亞硝酸鈉全部溶解）箱閥門，進行第一次加亞硝酸鈉固體 10 kg（約 20～30 min）后，關(guān)閉亞硝酸鈉閥門。

（3）打開氧氣瓶閥門，調(diào)節(jié)減壓閥壓力至 1 MPa左右的壓力通氧氣。觀察溫度計溫度，保證反應(yīng)在 55 ℃度進行。溫度過高時，打開冷卻水進水閥，開冷卻循環(huán)水，使溫度保持55 ℃。

（4）待氧氣用完2瓶后，再打開亞硝酸鈉閥門，加入亞硝酸鈉固體10 kg（約20～30 min）。關(guān)閉亞硝酸鈉閥門。

（5）繼續(xù)通入氧氣，待氧氣消耗3瓶時，第一次取樣檢測；以后每消耗半瓶氧氣取一次樣檢測。至消耗4瓶氧氣后，每過30 min開反應(yīng)釜攪拌一次，每次攪拌1～2 min。

（6）反應(yīng)完全后，開冷卻循環(huán)水，放料（一般1 t硫酸亞鐵完全反應(yīng)需5～6瓶氧氣）。完全反應(yīng)時間大約3 h。

（7）生產(chǎn)完成后，清潔生產(chǎn)現(xiàn)場。

3 所得產(chǎn)品檢測結(jié)果

檢測結(jié)果見表1。

由表1可以看出：本公司運用新工藝生產(chǎn)出的產(chǎn)品各項指標均優(yōu)于國家標準。

表1 聚合硫酸鐵檢測對照表Table 1 PFS detection table

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

新工藝生產(chǎn)產(chǎn)品，耗時僅3 h，遠遠少于經(jīng)典工藝的17 h,很大程度上提高了生產(chǎn)效率；所產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量也優(yōu)于國家標準。

4.2 討論

有學者認為此工藝使用亞硝酸鈉作為催化劑，在催化氧化過程中，會產(chǎn)生大量的氮氧化物，從而污染環(huán)境。[5]因此，本工藝也就此方面做了改進：本工藝改用密閉反應(yīng)釜反應(yīng)，基本杜絕了這一隱患；不過，亞硝酸鈉本身是一種對人體有毒的致癌物,它的使用限制了聚合硫酸鐵對生活飲用水的凈化處理。基于此點的改進，筆者很是期待。

［1］朱志平. 聚合硫酸鐵生產(chǎn)中的投料計算與應(yīng)用[J]. 工業(yè)水處理,2002,22（11）：34-36.

［2］潘碌婷，吳錦鋒. 聚合硫酸鐵制備技術(shù)與研究進展[J]. 工業(yè)水處理,2009,29(9）:1-5.

［3］孫全方. 固體聚合硫酸鐵生產(chǎn)工藝改進探究[J] .廣東化工,. 2013，40（21）：77-78.

［4］湯鴻霄.無機高分子絮凝理論與絮凝劑[M]. 北京.中國建筑工業(yè)出版社, 2006: 182-187.

［5］鄭懷禮，龍騰銳，袁宗宣.聚合硫酸鐵制備方法研究及其發(fā)展[M].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備,2000，1(5）：21-28.

Research on Production of Polyferric Sulfate by Sodiun Nitrite Method

SUN Quan-fang
（Wanfa Water Purification Materials Co., Ltd., Anhui Hefei 231125，China）

Under acidic conditions, using sodium nitrite as the catalyst and oxygen as the oxidant, polyferric sulfate can be produced by one-step process. The practice has proved that: under closed condition, after 110 kg 98% concentrated sulfuric acid and one ton ferrous sulfate with total iron content of 20% add in 350 kg water, liquid polyferric sulfate can be prepared with 20 kg sodium nitrite as catalyst and industrial oxygen as the oxidant at 55 ℃ in 3h. The obtained product can meet the national standards for high efficiency water purifiers. The process can greatly reduce the reaction time and increase the productivity. The reaction is under closed condition, so the environment pollution caused by sodium nitrite greatly reduces. Currently, this process has been applied in actual production of water purifiers.

Sodium nitrite method; PFS; Shortening the reaction time; Improving production efficiency and reducing environmental pollution

TQ 031

A

1671-0460（2014）11-2238-02

2014-04-09

孫全方（1985-），安徽潁上縣人，工程師，主要從事質(zhì)量檢驗與實驗室研發(fā)。