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硫酸亚铁制备液体聚合硫酸铁的方法
发布时间:2018/4/18 19:00:57 点击率:
    聚合硫酸铁又称羟基硫酸铁,简称聚铁(PFS),是一种高效广谱高分子无机絮凝剂,分子式为:式中n小于2、m(聚合度)大于10,m=f(n)。商品聚铁有液体和固体2种形式。液体聚合硫酸铁是一种均相红棕色带有粘性的液体,固体聚铁是一种淡黄色至深黄色的粉末或固体颗粒。液体聚铁的相对密度≥1.45、凝固点≤-13℃、20℃时粘度10×10-3Pa·s(cP)、pH0.5-1.0、碱化度8-1.6、三价铁含量≥160g/L、二价铁含量≤1g/L。聚铁具有多核络离子结构,或多核羟基铁配合物,属于阳离子电荷密度很高的无机高分子混凝剂。聚铁在水溶液中水解生成大量的[Fe2(OH)3]3+、[Fe2(OH)2]4+、[Fe8(OH)20]4+等络离子扩能快速中和水中带负电荷的胶体微粒,在被中和或被吸附的粒子间架桥,互相碰撞、缠绕使颗粒增大而沉降下来,并具有降低COD、BOD、脱色、脱臭的作用,在工业废水、自来水,特别是长江水系中沉降速度快、适用pH范围广,具有极好的混凝效果。它与硫酸铝、聚氯化铝相比价格便宜、沉降速度快,与三氯化铁相比不仅便宜、腐蚀性也较低。
    液体聚铁的制备方法主要有2种。
    a、催化氧化法:把硫酸亚铁溶液与硫酸和催化剂,(NaNO2、H2O2、 MnO等)混合,用氧气直接氧化,由于催化剂的存在可以使硫酸亚铁在酸性条件下氧化,其化学反应式如下:
    2FeSO4+2NaNO2+H2SO4===2Fe(OH)SO4+Na2SO4+2NO
    FeSO4+NO===Fe(NO)SO4
    2Fe(NO)SO4+0.5O2+H2O===2Fe(OH)SO4+2NO
    2NO+0.5O2===N2O3
    2NO+O2===2NO2
    2FeSO4+N2O3+H2O===2Fe(OH)SO4+2NO
    2FeSO4+NO2+H2O===2Fe(OH)SO4+NO
    我国大部分工厂采用此种方法,这种方法工艺简单、成本低,但是因为是气液反应、反应时间长、催化剂用量大,反应过程中产生的NO、NO2污染环境需要处理。
    b、直接氧化法:直接氧化法是把氧化剂KC1O3、H2O2、HNO3、HNSO4(亚硝酰硫酸)等直接与硫酸亚铁溶液进行氧化反应。
    其中H2O2法是把硫醉亚铁与硫酸混合加热搅拌升温至50℃,加入H2O2进行氧化反应即可制得聚铁,但此法H2O2价格贵、不易保存、使用效率低。另外一种方法是先把硫酸亚铁溶液与H2O2反应制成氧化剂(A),再用氨水中和另一份硫酸亚铁溶液至pH8-9,生成一种墨绿色的母液(B),然后按一定比例把A、B2种溶液在常温下混合反应1.5h后,即获得红棕色的聚铁溶液。
    由于KC1O3在酸性条件下是强氧化剂,操作时把硫酸亚铁与硫酸混合加热至40-50℃,加人KC1O3进行氧化即可制得聚铁,但此法产品中混有Cl-根和残留的KClO3,在有些领域中不能使用,而且KC1O3价格也较贵.
    HNO3法是把硫酸亚铁、硫酸和硝酸按一定比例混合,在50-70℃、0.1-0.2MPa下通入空气氧化,然后在102-103℃下完成水解聚合、该法反应时间短(2h),所得产品浓度高,但是加压生产、设备投资高,同样存在NO2、NO等的污染问题。

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