有機(jī)絡(luò)合劑去除活化法生產(chǎn)活性炭的回收磷酸液中鐵離子

黃鳳妹 黃偉 洪曉峰 陳鋒

（南平市產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)所，福建 南平353000）

1 前言

有些生產(chǎn)活性炭的企業(yè)是用磷酸液［1］對(duì)木屑進(jìn)行炭化活化，其磷酸液可重復(fù)回收利用［2］，但此時(shí)磷酸液中鐵離子的含量將大大增加，不能滿足醫(yī)藥、食品等行業(yè)對(duì)活性炭中鐵離子要求含量低的生產(chǎn)之需。降低回收磷酸液的鐵離子含量，提高其可利用度具有重大的經(jīng)濟(jì)效益。

回收來(lái)的磷酸液用離子交換樹(shù)脂除鐵效果不好，存在著離子交換樹(shù)脂的再生問(wèn)題，而鐵離子又較易使離子交換樹(shù)脂發(fā)生“中毒”現(xiàn)象；用化學(xué)沉淀法去除鐵離子：如亞鐵氰化鉀、鐵氰化鉀去除鐵離子、又存在著生成的藍(lán)色沉淀顆粒細(xì)，不易過(guò)濾，且藍(lán)色會(huì)污染環(huán)境；用高錳酸鉀法，黃鐵銨礬法等又存在著除鐵工藝不易控制、工藝復(fù)雜、除鐵效果不佳等問(wèn)題。采用在常溫下，直接加入30%的有機(jī)絡(luò)合沉淀劑（即N，N－二甲氨基二硫代甲酸鈉；俗名：福美鈉，是由二甲胺、氫氧化鉀、二硫化碳于一定的條件下反應(yīng)制得的）除去磷酸液中的鐵離子［3－5］，得到理想的效果，工藝簡(jiǎn)單，易于操作，處理成本便宜，可運(yùn)用于活性炭生產(chǎn)企業(yè)中。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)原理

由于N，N－二甲氨基二硫代甲酸鈉（俗名：福美鈉）其分子結(jié)構(gòu)中含有氮、硫等原子，能與二價(jià)鐵和三價(jià)鐵有效地結(jié)合，并生成不溶于水的絡(luò)合物，從而達(dá)到除鐵的目的。相關(guān)的化學(xué)方程式：

2.2 實(shí)驗(yàn)藥品

回收的磷酸液；

有機(jī)絡(luò)合沉淀劑（30%）（即N，N－二甲氨基二硫代甲酸鈉；俗稱：福美鈉；化學(xué)純）：稱取36.3g二甲胺（40%）于反應(yīng)瓶中，加入86g氫氧化鉀（15%）［也可用61.5g氫氧化鈉（15%）］，冷卻至10～20℃，滴加二硫化碳24.5g，滴加速度以控制溫度不超過(guò)20℃為宜（時(shí)間大約2h）。滴加完畢，升溫至40～50℃，繼續(xù)反應(yīng)0.5～1h，即可，此即為有機(jī)絡(luò)合鐵離子沉淀劑（30%）。

2.3 回收磷酸液中鐵離子含量的測(cè)定

將待測(cè)用的磷酸液稀釋若干倍，使其最終測(cè)定液的吸光度落在曲線范圍內(nèi)。取約2.5g的稀釋液于100mL容量瓶中，加水至約60mL，加入pH＝4.5乙酸－乙酸鈉緩沖液、抗壞血酸、鄰菲啰啉液，定容，搖勻。于室溫下放置15min后，再于波長(zhǎng)為510nm下測(cè)其吸光度值，計(jì)算鐵離子量［1，6］。

2.4 實(shí)驗(yàn)方法

取回收來(lái)的磷酸液500mL（含鐵離子約為600μg／g，濃度約為30%，密度為1.192g／cm3）于800mL的燒杯中，常溫下，加入10～12g有機(jī)絡(luò)合沉淀劑（福美鈉）水溶液（30%），攪拌反應(yīng)十幾分鐘后，即有棕黑色的沉淀物生成，過(guò)濾，除去生成的沉淀，得到的磷酸液鐵離子含量小于50μg／g，可重復(fù)回收運(yùn)用于活性炭的生產(chǎn)，處理效果見(jiàn)表1。

表1 用有機(jī)絡(luò)合除鐵劑（30%）除鐵效果Table 1 Evaluation of iron removal efficency for organic complexing precipitant（30%）

從表1可以看出，原磷酸液中總鐵離子量約為600μg／g，經(jīng)處理后鐵離子含量為＜50μg／g?？蓾M足于醫(yī)藥、食品等行業(yè)用活性炭的生產(chǎn)。

3 結(jié)果與討論

3.1 沉淀劑用量對(duì)除鐵效果的影響

在常溫下反應(yīng)5min，有機(jī)絡(luò)合沉淀劑加入量與除鐵效果見(jiàn)表2及圖1。從表2可知：磷酸液500mL（含鐵離子約為600μg／g，濃度約為30%，密度為1.192g／cm3）于800mL的燒杯中，常溫下，加入10～12g有機(jī)絡(luò)合沉淀劑（30%）水溶液，即可達(dá)到除鐵的目的。

表2 有機(jī)絡(luò)合沉淀劑加入量與除鐵效果Table 2 Effects of addition of organic complexing precipitant on iron removal efficency

3.2 有機(jī)絡(luò)合劑與鐵離子作用時(shí)間的影響

有機(jī)絡(luò)合劑用量為12g時(shí)，有機(jī)絡(luò)合劑與鐵離子作用時(shí)間與除鐵效果見(jiàn)表3及圖2。從表3可看出：其作用時(shí)間達(dá)5min時(shí)即可達(dá)到除鐵的目的。

圖1 有機(jī)絡(luò)合沉淀劑加入量與除鐵效果Figure 1.Effects of addition of organic complexing agents on iron removal efficency.

表3 有機(jī)絡(luò)合劑的作用時(shí)間與除鐵效果Table 3 Effects of the reaction time of organic complexing agents on iron removal efficency

圖2 有機(jī)絡(luò)合劑與鐵離子作用時(shí)間效果Figure 2.Effects of the reaction time of organic complexing agents on iron removal efficency.

3.3 反應(yīng)溫度對(duì)沉淀效果的影響

反應(yīng)時(shí)間為5min、有機(jī)絡(luò)合沉淀劑用量為12g時(shí)，反應(yīng)溫度對(duì)沉淀效果的影響見(jiàn)表4及圖3。從表4可看出：在溫度為30℃以下，有機(jī)絡(luò)合劑的除鐵效果最好，當(dāng)反應(yīng)溫度升高時(shí)，產(chǎn)品中的鐵離子反而會(huì)升高，說(shuō)明隨著反應(yīng)溫度的升高，形成的鐵離子絡(luò)合物的溶解度有所增大。

表4 反應(yīng)溫度對(duì)除鐵效果的影響Table 4 Effects of temperature on iron removal efficency

圖3 反應(yīng)溫度對(duì)除鐵效果的影響Figure 3.Effects of temperature on iron removal efficency.

4 結(jié)語(yǔ)

用30%左右的有機(jī)絡(luò)合沉淀劑作為生產(chǎn)活性炭的回收磷酸液的除鐵劑，工藝條件簡(jiǎn)單，于常溫下即可反應(yīng)生成沉淀，生成的沉淀顆粒大，易于過(guò)濾除去，不污染環(huán)境，該沉淀物見(jiàn)光或高溫下會(huì)分解掉，是一項(xiàng)較有應(yīng)用前景、值得推廣的技術(shù)。

［1］中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì).GB／T2091—2008工業(yè)磷酸［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

［2］南京林產(chǎn)工業(yè)學(xué)院.木材熱解工藝學(xué)［M］.北京：中國(guó)林業(yè)出版社，1983.

［3］賈麗慧，劉安昌，溫玉萍.中國(guó)硫酸鋁除鐵技術(shù)的研究進(jìn)展［J］.無(wú)機(jī)鹽工業(yè)，2006，38（8）：1.

［4］鐘鶯鶯，朱海豹，裘亞鈞，等.單泵柱切換離子色譜法分析復(fù)雜基體中痕量陰離子［J］.中國(guó)無(wú)機(jī)分析化學(xué)，2011，1（1）：78－82.

［5］李國(guó)平，薛娟琴，劉漫博，等.離子交換法處理曝氣后氯化亞銅的廢水研究［J］.中國(guó)無(wú)機(jī)分析化學(xué)，2011，1（3）：32－34.

［6］中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì).GB／T3049－2006工業(yè)用化工產(chǎn)品 鐵含量測(cè)定的通用方法1，10－菲啰啉分光光度法［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.