衢州水處理聚合硫酸鐵
反應(yīng)時(shí)間對(duì)鹽基度的影響
Fig.5 The effect of time on the basicity
3.1.8 聚合硫酸鐵經(jīng)過熟化后鹽基度的變化
在上述各最佳條件下,將制得聚合硫酸鐵靜置熟化,當(dāng)靜置熟化時(shí)間(h)分別為0,24,48和72時(shí),聚合硫酸鐵的鹽基度( %)分別為12.4,12.1,11.8,11.8和11.7由此可知,隨著聚合硫酸鐵靜置熟化的時(shí)間越長(zhǎng),鹽基度呈下降的趨勢(shì),但總體下降幅度不是很大;存放48h后,其鹽基度已基本趨于穩(wěn)定。
因此如圖6,在分析聚合硫酸鐵的鹽基度時(shí),反應(yīng)結(jié)束就馬上分析會(huì)造成結(jié)果略微偏高,存放48h后可基本達(dá)到穩(wěn)定。這是由于水解聚合反應(yīng)并非瞬間完成,在相當(dāng)時(shí)間內(nèi),溶液均處于非平衡介穩(wěn)狀態(tài)。在此熟化期內(nèi),隨著反應(yīng)進(jìn)行,水解產(chǎn)物形態(tài)組成也不斷變化,溶液pH值也相應(yīng)變化,因而出現(xiàn)鹽基度隨時(shí)間發(fā)生變化的現(xiàn)象。
3 結(jié)果與討論
3.1 工藝條件對(duì)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(jìn)行生產(chǎn),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(yīng)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(zhì)量分?jǐn)?shù)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(shí)加硫酸有利于氧化反應(yīng)的進(jìn)行,可使Fe2+轉(zhuǎn)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(duì)穩(wěn)定,SO42-向HSO4-轉(zhuǎn)化也會(huì)促進(jìn)Fe3+的水解。硫酸用量對(duì)產(chǎn)品的鹽基度和總鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(yīng)速率,鐵結(jié)合的羥基數(shù)增加,鹽基度也隨之增大[22]。但當(dāng)硫酸用量增加到一定程度時(shí),也會(huì)抑制水解反應(yīng)的發(fā)生,不利于聚合反應(yīng),甚至使聚合硫酸鐵發(fā)生分解,鹽基度下降。氧化反應(yīng)是不可逆過程,反應(yīng)速度較快,而水解和聚合反應(yīng)均為可逆過程。當(dāng)氧化劑用量少時(shí),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(shí)驗(yàn)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(duì)制備的聚合硫酸鐵進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)和絮凝效果測(cè)試,從中得出制備聚合硫酸鐵的最佳工藝條件。
