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聚合硫酸鐵(PFS)是一種新型高效的無(wú)機(jī)高分子絮凝劑，既可以甩于廢水的混凝沉淀處理，又可用于飲用水的凈化處理。與其它絮凝劑相比，聚合硫酸鐵具有用量少、雜質(zhì)(COD、色度、濁度等)去除率高，處理水中殘留鐵含量低、適應(yīng)的pH范圍廣、污泥脫水性能好、對(duì)設(shè)備腐蝕性小等特點(diǎn)。自從1976年日本鐵礦業(yè)株式會(huì)社首次研制成功并取得專利以來(lái)，文獻(xiàn)中陸續(xù)報(bào)道了許多聚合硫酸鐵的制備方法。按照氧化方式的不同，可分為如下兩大類：(1)直接氧化法，即采用強(qiáng)氧化劑（如H₂O₂、NaCIO、KClO₃等）直接氧化FeSO4成Fe₂(SON)₃，并經(jīng)水解、聚合得到聚合硫酸鐵；(2)催化氧化法，即在催化劑（如NaNO₂）的催化作用下，利用空氣或氧氣氧化FeSO₄。直接氧化法由于所采用的氧化劑用量大，價(jià)格昂貴，生產(chǎn)成本高，很難實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。催化氧化法普遍存在的問(wèn)題是：(1)催化劑NaNO₂是一種有毒的致癌物質(zhì)，限制了聚合硫酸鐵在飲用水凈化處理中的應(yīng)用，致使對(duì)人類健康有危害的鋁系絮凝劑(如Al₂(SO₄)₃、BAC等）在飲用水的凈化處理中仍然占主導(dǎo)地位;(2)以NaNO2為催化劑，氧氣或空氣為氧化劑的氧化反應(yīng)速率慢，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)17小時(shí)，不能適應(yīng)大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)，滿足日益增長(zhǎng)的工業(yè)廢水處理和飲用水凈化處理對(duì)聚合硫酸鐵的需求。

針對(duì)上述問(wèn)題，我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)提出了一個(gè)新的生產(chǎn)工藝：以FeSO₄為原料,采用一種比NaN02更為有效且無(wú)毒的催化劑，在一定溫度下通氧氣或空氣將FeSO₄氧化、水解、聚合得到聚合硫酸鐵。該工藝的特點(diǎn)是：

(1)生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、操作方便、穩(wěn)定可靠；

(2)反應(yīng)速率快、生產(chǎn)周期短，可以大大降低生產(chǎn)成本，增加經(jīng)濟(jì)效益；

(3)催化劑來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，無(wú)毒無(wú)害。產(chǎn)品聚合硫酸鐵不僅可以應(yīng)用于廢水處理，而且可以應(yīng)用于飲用水的凈化處理，以取代對(duì)人體有危害的鋁系絮凝劑;

(4)產(chǎn)品質(zhì)量好，經(jīng)廣州市衛(wèi)生防疫站的分析檢驗(yàn)，各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到甚至很過(guò)了國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)樣品的性能指標(biāo)。

1聚合硫酸鐵生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介

1.1聚合硫酸鐵的制奮原理

FeSO4在催化劑的作用下，被氧氣或空氣氧化為Fe2(so4)3，而后經(jīng)水解、聚合反應(yīng)得到聚合硫酸鐵。各反應(yīng)方程如下：

2FeSO4+H2SO4+1/2O2=Fe2(SO4)3+H2O(1)

Fe2(SO4)3+nH2O=Fe2(OH)n(SO4)3-n/2+n/2H2SO4(2)

m[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]=[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m(3)

三個(gè)反應(yīng)同時(shí)存在于一個(gè)體系中，互相影響，互相促進(jìn)。氧化反應(yīng)是三個(gè)系列反應(yīng)的步，且反應(yīng)較慢，控制著整個(gè)反應(yīng)過(guò)程。因此，要加快反應(yīng)速率，關(guān)鍵是尋找一種比亞硝酸鈉更有效的催化劑，加快氧化反應(yīng)速率。而水解，聚合反應(yīng)的順利進(jìn)行，消耗了氧化反應(yīng)的產(chǎn)物Fe2(S03)3，使氧化反應(yīng)平衡(l)向右邊移動(dòng)，使FeS04不斷被氧化為Fe2(S04)3，直至反應(yīng)完全。

1.2聚合硫酸鐵的制備方法

在聚合反應(yīng)器中，按比例加入FeSO4、H2O、H2S04及催化劑，加熱并保持一定的溫度，使反應(yīng)進(jìn)行2小時(shí)，取樣分析Fe2+，當(dāng)分析不出Fe2+時(shí)，表示反應(yīng)已經(jīng)完全，所得產(chǎn)品為紅棕色的透明液體。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察各種因素對(duì)反應(yīng)速率及聚合硫酸鐵性能的影響及變化規(guī)律，得出如下結(jié)論：

（1）較佳工藝條件為：Mso4^2-/MFe=1.25～1.35；催化劑用量2.5%；反應(yīng)溫度為60～90度；反應(yīng)時(shí)間2小時(shí)。

（2）本工藝反應(yīng)速率快，反應(yīng)時(shí)間從傳統(tǒng)工藝的17個(gè)小時(shí)縮短至2小時(shí)，可以大大縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)量，增加經(jīng)濟(jì)效益；

（3）本工藝所采用的原料來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，產(chǎn)品質(zhì)量好，不含有毒物質(zhì)，不僅可以用于廢水處理，還可以替代鋁系絮凝劑應(yīng)用于飲用水的凈化處理，防止人體攝取鋁。因此采用本工藝生產(chǎn)聚合硫酸鐵，不僅會(huì)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益，還可以帶來(lái)不可估量的經(jīng)濟(jì)效益。