景德鎮聚合硫酸鐵生產廠家
熟化時間對鹽基度的影響
Fig.6 The e ffect of aging time on the basicity
3.1.9 正交試驗
通過以上單因素實驗可得,聚合硫酸鐵制備受投料比例(總鐵與硫酸根比例)、反應溫度、PH以及氧化劑用量等因素影響,本研究采取正交試驗設計方案L9(43)取得較好結果。
試驗中用 86g硫酸亞鐵為基準,以溫度、投料比、攪拌時間和氯酸鉀為因素,進行4因素3水平的正交試驗。并根據此制定了試驗方案(見表4)。
表3因素水平表
Table 3 Table of factors vs level
水平 溫度 總SO42-:總Fe 攪拌時間 氯酸鉀 (℃) (mol/L) (h) (g)
1 45 1:1.25 2 6
2 55 1:1.35 2.5 9
3 65 1:1.45 3 12
表4 試驗方案表
Table 4 Table of text formula
試驗號 溫度 總SO42-:總Fe 攪拌時間 氯酸鉀 (℃) (mol/L) (h) (g)
1 45 1:1.25 2 6
2 45 1:1.35 2.5 9
3 45 1:1.45 3 12
4 55 1:1.25 3 9
5 55 1:1.35 2 12
6 55 1:1.45 2.5 6
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。
