延邊聚合硫酸鐵絮凝劑
3 結果與討論
3.1 工藝條件對鹽基度的影響
3.1.1 聚合硫酸鐵制備原理
制備聚合硫酸鐵的含鐵原料較為廣泛,制備方法多種多樣,可以廢硫酸和鐵屑為原料進行生產,其中以硫酸亞鐵為原料的聚合硫酸鐵不含重金屬離子,可用于飲用水處理,其反應方程式如下:
氧化 6FeSO4 + KClO3 + 3H2SO4 —→ 3Fe2(SO4)3 + KCl + 3H2O
水解 Fe2(SO4)3 + nH2O —→ Fe2(OH)n(SO4)3- n/2 + n/2H2SO4
聚合 mFe2(OH)n(SO4)3- n/ 2 —→ [Fe2(OH)n(SO4)3- n/ 2]m
聚合硫酸鐵的性能取決于總鐵質量分數和鹽基度,尤其是鹽基度。鹽基度越高,說明聚合度越大,混凝性能越好。制備時加硫酸有利于氧化反應的進行,可使Fe2+轉化完全。溶液中的SO42-和 HSO4-形成緩沖體系能保持溶液pH值的相對穩定,SO42-向HSO4-轉化也會促進Fe3+的水解。硫酸用量對產品的鹽基度和總鐵質量分數有很大影響,隨著硫酸用量的增加,Fe2(SO4)3 的生成速率增加,有利于單體 Fe2(OH)n(SO4)3- n / 2的生成,提高了聚合反應速率,鐵結合的羥基數增加,鹽基度也隨之增大[22]。但當硫酸用量增加到一定程度時,也會抑制水解反應的發生,不利于聚合反應,甚至使聚合硫酸鐵發生分解,鹽基度下降。氧化反應是不可逆過程,反應速度較快,而水解和聚合反應均為可逆過程。當氧化劑用量少時,Fe2(SO4)3 生成量少,不利于Fe2(OH)n(SO4)3- n / 2 的單體生成,因而鹽基度小。
本實驗研究了不同溫度和物料配比條件下聚合硫酸鐵的合成工藝[23] 。對制備的聚合硫酸鐵進行質量檢驗和絮凝效果測試,從中得出制備聚合硫酸鐵的最佳工藝條件。
(8)一步合成法:一步合成法是將雙氧水、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,加熱攪拌FeSO4懸浮液, 制成一定濃度的FeSO4溶液;將制備的氧化劑溶液加入到FeSO4溶液中,可制得粒徑0.2～0.7nm的固體PFS[13]。
1.3 研究開發意義
聚合硫酸鐵在水中能產生高效聚合鐵絡離子,與類似的其它凈水劑相比,用量少、成本低、效果好。目前已廣泛用于原水凈化,污水處理,油水分離,廢銀回收,以及醫藥、制革、制糖、 釀酒等行業的廢水凈化處理,聚鐵生產方法有磁鐵礦法、硫酸亞鐵法、廢鐵屑法、鋼鐵廠廢酸法、硫酸廠硫鐵礦渣法等[14]。南京油脂化工廠、武鋼供水廠、成都化工三廠、鞍鋼給排水公司、山東滕州凈水劑廠等是主生產廠。近年國內對聚鐵的研究開發取得很大進展 ,用硫鐵礦渣為原料,用常壓低溫焙燒工藝制聚鐵已成功;用鈦白粉廠副產硫酸亞鐵一步法制固體聚鐵產品的新技術,是國家建設部、環保總局的重點科技推廣成果。聚鐵有強大市場競爭力,開發應用前景廣闊
