盐酸溶液除铁离子

工业盐酸一般是将氯气和氢气在合成炉中燃烧生成氯化氢气体，经水吸收而成。合成炉温度很高，氯气和钢铁炉壁接触而反应，导致生成的氯化氢气体中混有三氯化铁蒸汽；这种气体在管道输送中也会引进杂质铁，铁的存在使盐酸发黄。试剂盐酸的铁含量有严格的国家标准，故盐酸除铁在盐酸生产中具有重要意义。生产试剂盐酸一般是以工业盐酸为原料在玻璃釜中蒸出氯化氢气体，或由合成炉生产的氯化氢气体直接净化除杂。
     采用A-21S离子交换树脂除铁，具有除铁效率高、操作费用低、设备投资小、操作简便等优点，工业装置运行良好。该工艺可用于低含铁纯盐酸和试剂盐酸的工业生产，铁含量可达分析纯试剂标准。

一、A-21S树脂离子交换技术除铁原理
在浓盐酸中，金属离子主要以配合阴离子的形式存在，A-21S离子交换树脂可以有效地除去浓盐酸中的铁离子，还可以不同程度地除去其它金属离子。
1、含有杂质的浓盐酸通过特种离子交换树脂时，交换过程以铁为例反应如下：

2、A-21S离子交换树脂对铁离子的吸附达饱和后，可用去离子水（蒸馏水）进行再生处理，由于盐酸浓度的降低，进行以下再生过程：

3、离子交换树脂经再生处理后，恢复原状，可反复进行交换、再生过程。

二、小试装置与工艺流程小试装置可采用固定床式离子交换生产工艺,工艺流程见图：


工艺装置：
设备材质可选优质聚氯乙烯、聚乙烯等耐盐酸腐蚀材料，管道、阀门可用聚氯乙烯或玻璃材料。
1、试验样品：A-21S树脂；
2、离子交换柱测试注意事项：
·考虑确定具体树脂体积，并且选用合适的交换柱；
·运行前应先进行适当的反洗；
·按照试验要求考虑树脂的状态环境等；
·树脂床的高度应该是1000mm 到1200mm；
·高位槽应该在交换柱上至少2000mm 以达到预期的流速；
·树脂柱出水直接进入有体积标志的容器中；
·工作流速仔细考虑，注意出水的研究；
·采样样品定期分析绘制图线，填写适当的记录表；
·进水应该不浑浊并且没有明显的颗粒物。
再生机理：A-21S阴离子交换树脂吸附饱和后，可用去离子水进行洗脱， 将铁离子洗脱下去，树脂转换并恢复原组成形式，获得再生。



三、离子交换树脂的使用
离子交换法除铁设备投资小、工艺过程简单，可以使盐酸的杂质含量（含铁）由ppm数量级跃升到ppb数量级。
树脂处理：本工艺选用进口树脂品牌Tulsimer® A-21S 特种离子交换树脂。树脂出厂时一般为氯型，使用前须去离子水浸泡和冲洗，并除去机械杂质及悬浮物。
装柱：将处理过的树脂和水一齐充入交换柱中（柱下阀门应关闭），填充至规定高度止，填充时应注意避免气泡夹带进去。装柱过程中调整废液排出阀，使液面高于树脂层5cm为宜。
交换除铁：将待处理的盐酸泵入树脂柱中，打开进酸阀及出酸阀门，并关闭其它阀门，调整出酸阀开启量，控制流速在每小时5-10BV(BV为树脂床体积倍数）。开始出酸时，酸的浓度较低，而后逐渐升高，用比重计不断测量酸的浓度，达规定要求时，即为成品酸开始包装。未达浓度要求的稀酸应单独存放，以返回作氯化氢吸收液。交换过程中，应定时取样分析盐酸中铁的含量，铁含量超出标准时，应停止交换而进行树脂再生操作。
再生：用去离子水采用逆流方式对树脂进行冲洗，流速控制在每小时4BV。排出液为含大量三氯化铁的废液，需另行处理。冲洗时，需不断检验流出液中铁的含量，至无铁时冲洗结束。此时树脂再生操作完毕，可重新进行交换过程。

四、注意事项
（1）处理酸浓度≥31%，最低不低于28%；
（2）该过程是低温物理吸附，盐酸温度在20~30之间；
（3）运行时间与原料含铁有关。通过计算与实践确定适宜的运行周期，以确保处理盐酸含铁合格；
（4）树脂投入使用后要注意设备运行的连续性，如果长时间停机要做清洗再生。