宿遷液體聚合硫酸鐵
(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。
因具有優越的凈水性能倍受水處理界的青睞，已廣泛應用于各種工業廢水和城市污水處理。相比傳統的鋁系絮凝劑而言，PFS 在反應過程中無離子水相轉移和殘留積累，使用更方便、價格更便宜、用量更省。但現在工業上催化氧化生產PFS,由于技術落后、設備簡陋,污染大。研究表明：優化制備工藝條件,并且研究出一種成本低廉的聚合硫酸鐵生產工藝有廣泛的應用前景[3] 。
1.2 聚合硫酸鐵的制備
聚合硫酸鐵的制備主要有直接氧化法法和催化氧化法[4]。大多數PFS的制備采用直接氧化法，此法工藝路線較簡單，用于工業生產可以減少設備投資和生產環節，降低設備成本，但這種生產工藝必須依賴于氧化劑，如：H2O2、KClO3、HNO3等無機氧化劑。催化氧化法一般是選用一種催化劑，利用氧氣或空氣氧化制備聚合硫酸鐵。以下是制備聚合硫酸鐵的具體操作方法[5,6,7,8,9]:
（1）雙氧水氧化法：雙氧水(H2O2)在酸性環境中是一種強氧化劑,可以將亞鐵氧化成三價鐵從而制得聚合硫酸鐵:
2FeSO4 + H2O2 + (1-n/2)H2SO4—→Fe2(OH)n(SO4) 3-n/2 + (2-n)H2O
制備過程中,按照生產量和所需要的鹽基度,在反應釜中加入硫酸亞鐵、水和硫酸混合,當溫度升高到30~45℃時,在攪拌過程中,通過加料管在釜底緩慢加入H2O2。H2O2很快將亞鐵氧化成三價鐵,取樣分析待亞鐵濃度降至規定濃度時,停止反應。
利用本法生產聚合硫酸鐵,具有設備簡單、生產周期短、反應不用催化劑、產品不含雜質、穩定性高等特點。但反應過程中, 有H2O2在分解時形成O2氣放出在無催化劑時,起不到氧化作用。要減少O2的產生,需要控制H2O2的投加速度制備工藝為間歇式操作,影響生產效率。H2O2成本比較高,它增加了聚合硫酸鐵的生產成本,不利于工業化生產。
（2）氯酸鉀(鈉)氧化法：氯酸鉀是廣泛應用于炸藥和火柴工業的強氧化劑,同樣可以將亞鐵氧化成三價鐵:
6FeSO4 + KClO3 + 3(1-n/2)H2SO4 —→ 3?Fe2(OH)n(SO4) 3-n/2? + 3(1-n)H2O + KCl
制備時,將硫酸、硫酸亞鐵和水按比例加入反應釜中,在常溫或稍微高溫度下,攪拌中加入氯酸鉀。檢驗亞鐵離子減少到規定濃度即可結束。
該法生產工藝簡單,設備投資少,產品穩定性好,反應效率高,無空氣污染。產品中含有氯酸鹽,可兼作混凝與殺菌劑。但制品中殘留有較高的氯離子和氯酸根離子,不宜于飲用水處理。同時,由于氯酸鉀價格昂貴,產品成本高。
