基于鹽基度下的聚合硫酸鐵合成方法的優(yōu)劣分析
我國20世紀(jì)80年代中期開始研制聚合硫酸鐵(聚鐵),目前已經(jīng)有數(shù)百家單位生產(chǎn)液體聚合硫酸鐵。聚合硫酸鐵(Polyferricsulfate簡(jiǎn)稱聚合硫酸鐵(聚鐵))是20世紀(jì)70年代國外開發(fā)的一種新型無機(jī)高分子混凝劑,與常用混凝劑三氯化鐵、硫酸鋁及堿式氯化鋁相比,有許多明顯的優(yōu)點(diǎn),如凈水過程中生成的礬花大、強(qiáng)度高、沉降快,在污水處理時(shí)對(duì)某些重金屬離子及COD、色度、惡臭等均有顯著的去除效果,對(duì)處理水pH值適應(yīng)范圍廣(pH為411),且聚合硫酸鐵(聚鐵)溶液對(duì)設(shè)備的腐蝕性小,因此許多國家都在研制和應(yīng)用聚合硫酸鐵(聚鐵)。
目前生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法很多,例如空氣(氧氣)催化氧化法、氯酸鉀(鈉)氧化法、硝酸氧化法,、過氧化氫氧化法、硫鐵礦灰加壓酸溶法、微生物氧化法、四氧化三鐵礦石酸溶氧化法等。無論以何種原料為基礎(chǔ)生產(chǎn),均是控制n(SO4)/n(Fe)<3/2,制得不同鹽基度的聚合硫酸鐵。在以硫鐵礦礦灰生產(chǎn)聚合硫酸鐵時(shí),由于它含有少量的亞鐵離子,只需加壓溶出三價(jià)鐵離子即可制得聚合硫酸鐵,而以其他原料生產(chǎn)時(shí),往往需要將亞鐵離子氧化形成聚合硫酸鐵。亞鐵離子的氧化過程要求氧化劑氧化速度快、容易制備、價(jià)格低廉,以便能廣泛地用于生產(chǎn)。目前使用的氧化劑有過氧化氫、氯酸鹽、氧氣或空氣、次氯酸鹽、硝酸等,因制造成本的限制,采用空氣或氧氣氧化法較多。氧氣氧化法又有氮氧化物催化法和二氧化錳催化法。
硫酸亞鐵在硫酸溶液中進(jìn)行氧化,如果n(H2S04)/n(FeS04)<3/2,則三價(jià)鐵離子發(fā)生水解,產(chǎn)生部分氫離子和各種羥基鐵離子,水解產(chǎn)生的氫離子反過來又能保證氧化還原反應(yīng)所需的氫離子,調(diào)整上述比值,就可以制得所需鹽基度的聚合硫酸鐵。如果控制上述比值大于3/2,則可以制得含游離酸的硫酸鐵溶液。目前國內(nèi)多采用氯酸鹽氧化法和氧氣氧化法,前者用的氧化劑價(jià)較貴,盡管生產(chǎn)工藝十分簡(jiǎn)單,但總的生產(chǎn)成本相對(duì)后者較高。以氮氧化物為催化劑用空氣與用氧氣氧化法的生產(chǎn)原理是完全一樣的。利用這一原理生產(chǎn)聚合硫酸鐵的工藝很多,技術(shù)水平狀況差別非常大。
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