固体聚合硫酸铁的主要应用

背景及概述^[1]

絮凝剂分为无机和有机两大类，有机絮凝剂只能用于工业水、工业废水的处理。无机絮凝剂常用的是低分子的硫酸铝、硫酸亚铁、三氯化铁等和高分子的聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁等；由于低分子絮凝剂的投加量大，伴有铁、铝离子后移现象，影响水质，且处理费用高，正在逐步淘汰。采用高分子聚合氯化铝，其净水效果虽比低分子絮凝剂成倍的提高，但存在Al3+的水相转移，危害人们身体健康，故已将PAC降格为水处理剂。为此，做为新型高效净水剂的聚合硫酸铁受到了普遍关注。聚合硫酸铁生产以来，一直是以液体聚合硫酸铁(PFS)为主；而固体聚合硫酸铁(固体聚合硫酸铁)生产方法一直不太成熟。

应用^[1]

聚合硫酸铁是一种高分子络合体，其化学分子结构为[Fe2(OH)n(SO4)3-n2]m，其中n<2，m>10，m=f(n)。由于其化学分子中含有多核羟基络合离子结构，以Fe3+的水合络离子如[Fe2(OH)4]2+、[Fe2(OH)2]4+等形态存在水中，形成疏水性氢氧化物聚合体，在絮凝过程中发生羟基桥联聚合反应，而生成多羟基络合物，通过吸附、架桥、交联等作用，促进水中胶体微粒聚集而发生絮凝，同时在Fe3+的作用下，胶体微粒彼此之间又发生物理化学变化，中和悬浮物表面电荷，压缩胶体双电层，从而破坏胶体的稳定性，使胶体微粒急剧碰撞而凝聚成絮体，加之，其表面积大，为200～1000m2g，有极强的吸附能力，能强力去除水中胶体和各种悬浮物，因此用它来净化生活饮用水，处理工业污水及高浓度有机废水，显示出高效、优质、价廉、安全无毒的特点，是当今最为理想的新型净水剂。

固体聚合硫酸铁产品性能稳定，久存不变质，不含Al3+及重金属离子等有害物质，亦无铁离子的水相转移，无毒无害，应用于生活饮用水的净化安全可靠，且具有脱色、除臭、除菌、脱水、脱油、脱除水中重金属离子等多种功能，其中对COD、BOD及色度的去除率达90%以上，其除浊、除臭、除菌率接近100%，极易溶于水，适用水体pH值范围宽，净化后水的pH与总碱度变化度小，对设备腐蚀性小，投药量小，使用方便。吨水处理成本为聚合氯化铝的23。

制备^[2-4]

方法1：膨化法制备固体聚合硫酸铁

1)酸浸液的制备：将质量分数为50%的硫酸溶液加入到容积为10L的三颈瓶中，启动电动搅拌机(JB300-D型，上海标本模型厂)，加入3kg硫铁矿烧渣，用恒温电热套(SKM型，山东鄄城华鲁仪器有限公司)控制反应温度为115℃，反应时间4h后，过滤得到烧渣酸浸液.

2)膨化法制备固体聚合硫酸铁：按GB14951-2006测得酸浸液中：[H+]=0.2201mol·L-1、总铁浓度为(TFe)3.300mol·L-1、[Fe2+]=0.7000mol·L-1.取150mL酸浸液倒入烧杯中，按盐基度13%加入绿矾.在电动搅拌下，加热至沸腾，蒸发浓缩一定水分后加入膨化剂氯酸钠，待充分反应后加入添加剂，搅拌均匀陈置待干或放入烘箱烘干.

方法2：用氧化剂制取固体聚合硫酸铁的方法，该方法无需加压，在常压条件下便可制取固体聚合硫酸铁产品。用氧化剂制取固体聚合硫酸铁的方法，其特征在于：1）取硫酸亚铁(纯度95％以上)加入水中，再加入KOH调节PH值8以上；2）将上述1的溶液加入氧化剂H2O2(浓度30％)或氯酸钾搅拌，溶液温度可达80℃，稍加热煮沸20-30分钟，反应结束。3）得到上述的产品经过滤、水洗，干燥即得固体聚合硫酸铁。

方法3：一种固体聚合硫酸铁制备方法，其特征在于：该方法是指首先将工业七水硫酸亚铁加入反应釜中，开启搅拌后以喷淋方式加入质量浓度为93%的浓硫酸；然后于90~100℃加热除去七水硫酸亚铁中的部分结合水；1~1.5h后加入清洁氧化剂，于50~100℃反应0.5~3h，直至二价铁完全氧化，得到红褐色液体；最后，所述红褐色液体全部移至陈化室，静置0.5~1天后得到沉淀物，该沉淀物经干燥、粉碎至120目即得固体聚合硫酸铁粉末；所述工业硫酸亚铁与所述浓硫酸的重量比为100份：10~18份；所述工业硫酸亚铁与所述清洁氧化剂的重量比为100份：4~10份。

主要参考资料

[1]固体聚合硫酸铁的应用与一步法生产工艺

[2] 膨化法制备固体聚合硫酸铁技术

[3] CN00133694.0用氧化剂制取固体聚合硫酸铁的方法

[4] CN201711221967.2一种固体聚合硫酸铁制备方法