通化液體聚合硫酸鐵
(7)生物氧化法:生物氧化法是以硫鐵礦為原料,引入混合菌種作為料液,在室溫下通入空氣作氧化劑,加入合適的營養物質,FeSO4在微生物作用下經氧化、水解、聚合反應得到生物聚合硫酸鐵(BPFS)[12]。
硫鐵礦主要成分是FeS2,先經過自然氧化為FeSO4:
2FeSO4 + 7O2 + 2H2O—→ 2FeSO4 + 2H2SO4
亞鐵離子經氧化亞鐵桿菌作用,生成三價鐵離子:
2FeSO4 + O2 + H2SO4—→ Fe2(SO4) 3 + H2O
以后的FeS2靠Fe2(SO4) 3氧化成三價鐵離子:
Fe2(SO4) 3 + FeS2 —→ 3FeSO4 + 2S
生產的硫磺經氧化硫酸桿菌作用轉化為硫酸:
氧化硫酸桿菌
↓
2S+ H2O+ O2 —→H2SO4
這種方法生產PFS,所采用的原料來源廣,生產設備簡單,成本較低;無需高溫高壓和消毒催化劑,生產中無任何毒副作用。其不足之處是產品中亞鐵離子含量較高,影響凈水效果,此種工藝目前還未普遍使用。
(3)次氯酸鈉氧化法:次氯酸鈉屬于堿性氧化劑,其氧化還原電位較高,理論上能將亞鐵氧化成三價鐵:
2NaClO + 2H2SO4—→K2SO4 + 2H2O + Cl2
生產的氯氣仍為氧化劑,可以將亞鐵氧化成三價鐵。但氯氣會有少量以氣體形式逸出而浪費掉,不能充分利用。同時也會造成環境污染,曾加后處理工序。次氯酸鈉是堿性氧化劑,制備聚合硫酸鐵時,為了降低pH值, H2SO4的用量較高。用該法制備的聚合硫酸鐵穩定性差,不宜長期保存。
(4)硝酸氧化法:硝酸為中強氧化劑,與亞鐵反應如下:
FeSO4 +HNO3 —→ Fe(OH)SO4 + NO2
反應生成的NO2又可以起到氧化作用,因而HNO3的氧化效率高。
該法是以工業硫酸亞鐵為原料,采用工業硫酸氧化后以工業濃硝酸氧化。FeSO4:HNO3為1:(0.20~0.30):(0.10~0.32),加入水量小于以上三者總量的20%,于0.1~0.2MPa下,攪拌中通入充足的空氣或氧氣,于50~70℃氧化,102~103℃水解聚合而成。反映周期控制在30~60min以內。
用HNO3氧化時,成本比較低,反應周期短。所得產品濃度高,易于制成固體產品。若選用工業一級品原料,所得產品可用于飲用水處理。但反應中生成的NO2,會造成環境污染,需增加專門吸收裝置予以處理。
綜上所述,直接氧化法雖然工藝簡單,操作簡便,但存在氧化劑用量大,成本高,氧化劑引入的離子需分離出去,反應中產生的有害氣體需專門設備吸收處理等問題,因而難于在工業化生產中普及和應用。但實驗研究中需要少量的聚合硫酸鐵時采用此類方法制備簡單易行。