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          不了解聚合硫酸鐵的制備和使用方法,看這篇!

          發布時間:2022年4月27日    

          聚合硫酸鐵是一種性能優越的無機高分子混凝劑,形態性狀是淡黃色無定型粉狀固體,很易溶于水,10%(質量)的水溶液為紅棕色透明溶液,吸濕性強。

          聚合硫酸鐵是一種多羥基,多核絡合物的陽離子絮凝劑。 其水溶液含有大量聚合鐵絡離子,對水中懸浮物的膠體顆粒進行電性中和,降低電位,使水中的膠體顆粒迅速凝聚成大顆粒,同時還兼有吸附、架橋的凝聚作用,使水中的膠體顆粒迅速凝聚成大顆粒,同時還兼有吸附、架橋的凝聚作用,使微粒凝聚成大顆粒,加速顆粒沉降,達到凈水的目的。

          制備方法

          1.直接氧化法直接氧化法使用的氧化劑主要有H2O2、Cl2、NaClO、KClO3等無機氧化劑,直接氧化法反應速度快,反應進行徹底,產品質量好。但由于使用了昂貴的氧化劑,因此,產品成本較高。

          (1)雙氧水氧化法

          雙氧水(H2O2)在酸性環境中的標準電很電勢為1.77V,可以將Fe2+氧化成Fe23+從而制得聚酸鐵。胡成松[4]以鈦白粉廠副產品FeSO4為原料,在常溫常壓下用H2O2直接氧化法合成聚合硫酸鐵:2FeSO4+H2O2+(1-n/2)H2SO4=Fe2(OH)n(SO4)3-n/2+(2-n)H2O此方法具有設備簡單、生產周期短、反應不用催化劑、產品純度高等優點。由于H2O2與FeSO4的氧化反應非常劇烈,反應過程中放出大量的熱量,溫度過高會加速H2O2分解,H2O2分解時有O2放出,要減少O2的生成,需控制H2O2的投加速度及反應溫度。因H2O2價格較高,增加了聚合硫酸鐵的生產成本。

          (2)KCIO3(Na)氧化法

          KCIO3(Na)也可作為氧化劑將Fe(Ⅱ)氧化成Fe(Ⅲ)。以硫鐵礦燒渣為原料,以NaClO3為氧化劑制備PFS。硫鐵礦燒渣是用硫鐵礦制取H2SO4過程中產生的殘渣,主要為未反應的原料和副產物,主要成分為Fe2O3、Fe3O4和FeS,以硫鐵礦燒渣為原料,一方面可以消除燒渣堆放對環境的污染,另一方面變廢為寶使燒渣得到綜合利用。先用H2SO4分解燒渣,發生下列反應:Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2OFe3O4+4H2SO4=Fe2(SO4)3+FeSO4+4H2OFe2(SO4)3+FeS=FeSO4+S再用NaClO3氧化亞鐵:6FeSO4+NaClO3+3(1-n/2)H2SO4=3[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]+3(1-n)H2O+NaCl由于原料中的鐵大部分是Fe(Ⅲ),該法可以充分利用已有的Fe(Ⅲ)節約氧化劑的用量、降低成本,并能調節產品的鹽基度。由于產品中殘留有較高濃度的Cl-和ClO-3,同時燒渣本身成份復雜,該方法生產的產品不宜用于飲用水處理。

          (3)NaClO氧化法

          NaClO的氧化還原電位為0.89V高于E(Fe3+/Fe2+)=+0.771V,從電化學角度NaClO可以將Fe2+氧化成Fe3+:2FeSO4+NaClO+3(1-n/2)H2SO4=Fe2(OH)(SO4)3-n/2+NaCl+(1-n)H2O副反應:2NaClO+2H2SO4=Na2SO4+2HChemicalbook2O+Cl2↑副反應生成的Cl2仍可將Fe(Ⅱ)氧化成Fe(Ⅲ),但Cl2泄露易造成空氣污染。

          (4)HNO3氧化法

          HNO3是一種強氧化劑,氧化Fe2+的過程中產生NO,NO與Fe2+生成Fe(NO)SO4絡合物,有利于加快氧化過程。反應式如下:FeSO4+HNO3=Fe(OH)SO4+NO2↑反應生成的NO2又可以起氧化作用,因而HNO3的氧化效率高。該法以FeSO4為原料,用硫酸酸化后,再以工業濃HNO3氧化。用HNO3氧化時,成本較低,反應周期短,所得聚鐵產品濃度高,易于轉化為固體產品。若使用工業一級品原料,所得產品可用于飲用水處理。用HNO3作氧化劑成本低,反應速度快,但需增加尾氣吸收裝置。

          2.催化氧化法

          以空氣或氧氣為氧化劑,在催化劑的作用下,在酸性的環境中Fe(Ⅱ)被氧化成Fe(Ⅲ)。O2是一種強氧化劑,其在酸性環境中氧化還原標準電很電位為1.229V大于E(Fe3+/Fe2+)=+0.771V,從熱力學上看可以將Fe2+氧化為Fe3+,但氧化速度非常緩慢。在實際生產中難以單獨實現Fe2+的完全氧化,為了加快這個反應速度,必須要加入催化劑。常用的催化劑主要是氮氧化物,如NaNO2、HNO3。以NaNO2為例,反應機理如下:1)催化氧化反應H2SO4+2NaNO2=2HNO2+Na2SO4H2SO4+2HNO2+2FeSO4=Fe2(SO4)3+2NO↑+2H2O2NO+O2=2NO2↑H2SO4+NO2+2FeSO4=Fe2(SO4)3+NO↑+H2O總反應式為:4FeSO4·7H2O+(2-n)H2SO4+O2=2Fe2(OH)n(SO4)3-n/2+(30-2n)H2O式中,0≤n<2。2)水解反應Fe2(SO4)3+nH2O=Fe2(OH)(SO4)3-n/2+n/2H2SO43)聚合反應mFe2(OH)n(SO4)3-n/2=[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m因NaNO2有致癌作用,易殘存于產品中,因此,不適合于飲用水處理。此外,反應過程中催化劑有副產物NO,NO2產生,污染環境,后期尾氣處理工序復雜。

          3.一步法合成PFS

          該方法是用雙氧水、氯酸鉀等氧化劑,溶于堿性或中性含鉀化合物中制成氧化劑溶液,在沸點溫度下,控制pH值為1.5~2.5,加熱攪拌FeSO4懸浮液,制成初始濃度為0.02~2.0mol/L的FeSO4溶液。將氧化劑溶液加入到FeSO4溶液中,較終可制得粒徑直0.2~0.7μm的固體聚合硫酸鐵產品。

          聚合硫酸鐵的使用方法

          使用時,一般將液體硫酸聚合硫酸鐵配成10%~50%的水溶液(在原水濁度高時可直接投加),固體聚合硫酸鐵配成10%~30%的水溶液,再根據具體情況將配好的溶液按較佳的條件和藥劑量投加,經充分攪拌后可得到較佳的混凝效果。

          聚合硫酸鐵的用量可根據原水的不同濁度,測定較佳投藥量,一般渾濁(濁度在100~500mg/L)水使用本品30~50kg/1000t;非飲用水高濁度工業污水可適當投加。

          以除磷為目的時,出水總磷不同,可投加的聚合硫酸鐵位置不同。含磷量比較小,可投加于初沉池中;含磷量比較高時,則在二沉池出水投加混凝劑并進行過濾處理;沒有生化池時,則可直接投加聚合硫酸鐵,再加絮凝劑。

          天水產品

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