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聚合硫酸鐵是一種應(yīng)用廣泛而且很有發(fā)展前景的絮凝劑。由于生產(chǎn)聚合硫酸鐵的原料廣泛、生產(chǎn)方法多，這將有利于聚合硫酸鐵的大規(guī)模的生產(chǎn)與使用。聚合硫酸鐵是目前較為理想的一種無(wú)機(jī)混凝劑，與常用的三氯化鐵、硫酸鋁、聚合氯化鋁、硫酸鐵等相比有更好的凝聚性能。在聚合硫酸鐵制備研究方面，經(jīng)過(guò)多年的研究，已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，下面小編就給大家介紹一下聚合硫酸鐵的制備技術(shù)及在制備方面的研究進(jìn)展。

1.1硫鐵礦法

宣愛國(guó)等以硫鐵礦燒渣為原料，通過(guò)酸浸、氧化、聚合、改性等工藝所制得的聚合硫酸鐵的總鐵含量和鹽基度均符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。用它來(lái)處理造紙工業(yè)廢水，對(duì)COD的脫除率可達(dá)90%以上。該方法工藝簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)。用廢渣治理造紙廢水，既解決了硫酸工業(yè)燒渣的堆放及污染，又解決了造紙工業(yè)廢水排放對(duì)環(huán)境的危害，為我國(guó)的廢渣綜合利用、三廢綜合治理指明了正確的方向。

李明玉等以硫鐵礦燒渣為原料，經(jīng)酸溶、水解、聚合得到聚合硫酸鐵。此方法生產(chǎn)周期短、成本低、無(wú)二次污染。結(jié)果表明，用該方法生產(chǎn)的液體聚合硫酸鐵中試產(chǎn)品穩(wěn)定性能好，在造紙中段廢水處理中，具有良好的混凝效果。這為硫酸燒渣的綜合利用提供了一條有效的途徑，達(dá)到了以廢治廢、變廢為寶的目的。

陳永亮等研究了以硫鐵礦燒渣為主要原料，采用還原焙燒、硫酸浸取、催化氧化聚合的工藝制取聚合硫酸鐵的新方法，該工藝具有原料利用率高、成本低、反應(yīng)周期短的特點(diǎn)，并且在制備的過(guò)程中采用了非亞硝酸鈉催化劑，從而消除了產(chǎn)品的毒性，制備的聚合硫酸鐵性能優(yōu)良。

1.2鐵屑法

馮惠臺(tái)等用廢鐵屑、硫酸、氯酸鈉等為原料，合成了聚合硫酸鐵，將聚合硫酸鐵應(yīng)用于飲用水處理中取得了較好效果。

湯海波等以廢鐵屑、工業(yè)H₂SO₄為主要原料，在催化劑NaNO₂的作用下進(jìn)行氧化聚合反應(yīng)，制得聚合硫酸鐵。用于廢水處理試驗(yàn)，達(dá)到滿意的效果。

1.3鐵礦石法

黃東根等以鐵礦石和廢硫酸為原料，經(jīng)過(guò)破碎—溶解—中和聚合等步驟制備高濃度聚合硫酸鐵，找到了一種溶解、氧化引發(fā)劑，既縮短了溶解時(shí)間，又能使其中的亞鐵離子氧化成高鐵離子。該方法工藝流程短、設(shè)備簡(jiǎn)單、產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)穩(wěn)定。

1.4硫酸亞鐵法

硫酸亞鐵法是以亞鐵鹽為主要原料，經(jīng)氧化、水解和聚合等反應(yīng)制得聚合硫酸鐵。該聚合硫酸鐵制備中的氧化工藝一般來(lái)說(shuō)有3種途徑：直接氧化法、生物氧化法和催化氧化法。

1.4.1直接氧化法

大多數(shù)聚合硫酸鐵的制備采用直接氧化法，此法工藝路線較簡(jiǎn)單，用于工業(yè)生產(chǎn)可以減少設(shè)備投資和生產(chǎn)環(huán)節(jié)，降低設(shè)備成本，但這種生產(chǎn)工藝必須依賴于氧化劑，如：H₂O₂、KClO₃、HNO₃等無(wú)機(jī)氧化劑，因此產(chǎn)品成本高。

（1）KClO₃作為氧化劑。黃珊等探索了以FeSO₄·7H₂O為原料，以KClO₃為氧化劑，在常溫的情況下制備聚合硫酸鐵的方法。其反應(yīng)時(shí)間在2h左右。該方法選擇KClO₃作為氧化劑，相對(duì)H₂O₂而言，KClO₃的價(jià)格相對(duì)較低，在氧化和聚合反應(yīng)過(guò)程中無(wú)需外加動(dòng)力進(jìn)行攪拌，且大多數(shù)情況下無(wú)需加熱，節(jié)省了大量的能耗。而該方法的缺點(diǎn)在于，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中引入了大量的Cl-、K+等，將影響產(chǎn)品質(zhì)量，較終需要分離除去；同時(shí)氧化劑的用量較大，使成本有所提高。

（2）H₂O₂作為氧化劑。劉長(zhǎng)讓等以硫酸亞鐵溶液、過(guò)氧化氫、氨水等為原料按一定的比例混合、反應(yīng)制備聚合硫酸鐵。結(jié)果表明：此法生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單，可在常溫常壓下反應(yīng)，具有投資省、成本低、操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。缺點(diǎn)是反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)品中有效鐵的濃度低，穩(wěn)定性差，不便于長(zhǎng)期貯存和運(yùn)輸。

（3）HNO₃作為氧化劑。高磊紅等〔9〕以硫酸亞鐵、硝酸、碳酸氫鈉等為原料，在無(wú)催化劑存在下制備了聚合硫酸鐵，并確定了較佳制備條件。該方法的特點(diǎn)是縮短了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，而且操作簡(jiǎn)便，在常壓狀態(tài)下即可。但是反應(yīng)中有氮氧化物氣體產(chǎn)生，如果后處理不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生二次污染。WenpoCheng等使用微波法，以HNO₃作為氧化劑制備聚合硫酸鐵。該方法降低反應(yīng)要求的溫度和壓力，同時(shí)減少了反應(yīng)時(shí)間。

1.4.2生物氧化法

生物氧化法是以工業(yè)硫酸亞鐵為原料，配制一定濃度的FeSO₄溶液，用H₂SO₄調(diào)節(jié)pH，加入合適的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，引入混合菌種作為料液，在室溫下通入空氣作氧化劑，F(xiàn)eSO₄在微生物作用下經(jīng)氧化、水解、聚合反應(yīng)得到生物聚合硫酸鐵（B聚合硫酸鐵）。此種工藝目前還未普遍使用。

周洪濤等通過(guò)向裝有一定量的生物聚合鐵的錐形瓶里逐滴加入不同體積、不同濃度的NaOH或濃硫酸，然后在不同速度下攪拌，由加藥間隔時(shí)間和藥劑的濃度來(lái)改變其鹽基度，所得的B聚合硫酸鐵鹽基度不穩(wěn)定，單聚合硫酸鐵化合物較高，過(guò)渡性低聚合硫酸鐵和較穩(wěn)定的高聚合硫酸鐵含量較低，且只能提高到23%。同時(shí)發(fā)現(xiàn)聚合鐵的鹽基度在1%～23%時(shí)，鹽基度越大，混凝效果越好。

1.4.3催化氧化法

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。

（1）NaNO2作為催化劑。在酸性條件下，用NaNO₂作為催化劑，以空氣或氧氣作為氧化劑，催化氧化聚合制備聚合硫酸鐵。

何琳等用亞硝酸鈉催化氧化法合成聚合硫酸鐵，單因素實(shí)驗(yàn)研究了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、總鐵/總酸根和亞硝酸鈉量對(duì)合成的影響；正交試驗(yàn)得較佳合成條件：反應(yīng)溫度55℃，按m（SO42-）∶m（總Fe）=1.40∶1，亞硝酸鈉（10%）量7mL，硫酸亞鐵量為80g，反應(yīng)時(shí)間3.5h。

向群等以硫酸亞鐵為原料，氧氣為氧化劑，亞硝酸鈉為催化劑，催化氧化制備聚合硫酸鐵。探討了反應(yīng)溫度、硫酸用量、助催化劑和催化劑用量對(duì)反應(yīng)速率及產(chǎn)品質(zhì)量影響。結(jié)果表明：所制備的聚合硫酸鐵的質(zhì)量指標(biāo)都符合我國(guó)合格品標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到較佳工藝條件為：催化劑加入量4.0％~6.0％，硫酸與硫酸亞鐵的物質(zhì)的量比為0.31~0.37，反應(yīng)溫度55℃，助催化劑與催化劑的質(zhì)量比為0.04～0.17。

（2）HNO₃作為催化劑。黃寶華等以FeSO₄·7H2O和H₂SO₄為原料，以HNO3為催化劑，通入空氣氧化鐵（Ⅱ）制備聚合硫酸鐵。實(shí)驗(yàn)表明：m（SO42-）∶m（總Fe）=1.35～1.40為較合適的投料比例；HNO3的投料量約為原料FeSO4·7H2O投料量的4%，反應(yīng)溫度為60～90℃，攪拌速度為400～600r/min，反應(yīng)時(shí)間4h。反應(yīng)后期pH基本不變；產(chǎn)品對(duì)活性大紅溶液的凈水處理結(jié)果較為滿意，脫色率98.8%，COD去除率為92%。

（3）金屬氧化物催化劑。向群等以FeSO₄、H₂O、H₂SO₄為原料，以MnO₂、CuO、ZnO等為催化劑，制備聚合硫酸鐵。結(jié)果表明：使用金屬氧化物作催化劑可得聚合硫酸鐵產(chǎn)品。但金屬離子或其他離子的介入，使此法制得的聚合硫酸鐵不能用于飲用水的混凝凈化。同時(shí)增加分離設(shè)備又增加生產(chǎn)投資。

（4）亞硝酰硫酸為催化劑。劉長(zhǎng)讓等以亞硝酰硫酸為催化劑，以空氣為反應(yīng)介質(zhì)，制備聚合硫酸鐵。結(jié)果表明：由于亞硝基的存在簡(jiǎn)化了工藝過(guò)程，生產(chǎn)成本可以顯著減少。但是該制備過(guò)程需要一定的設(shè)備，一次性投資略高，所得產(chǎn)物的濃度較低，需要濃縮。

1.4.4吸收塔法

李承禹等研究了在填料吸收塔中以FeSO₄溶液為吸收液，加入一定量的NaClO3為氧化劑，利用煙氣中二氧化硫生產(chǎn)水處理劑聚合硫酸鐵（聚合硫酸鐵）的工藝過(guò)程。脫硫?qū)嶒?yàn)結(jié)果顯示，鐵法煙氣脫硫工藝在保持較高脫硫率的同時(shí)，將Fe2+氧化為Fe3+，脫硫吸收液經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮和固化操作，較終可制得符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的聚合硫酸鐵液體和固體產(chǎn)品。

羅靜芳等利用改進(jìn)的填料塔反應(yīng)器在低溫常壓下合成聚合硫酸鐵，較好的反應(yīng)條件為Fe₂+1.0mol/L，n（H2SO4）∶n（FeSO₄·7H2O）=0.3，催化劑用量0.1384g/mL，60℃，O₂流量60mL/min。在此條件下，F(xiàn)e氧化速率為0.66mol/（L·h），催化指數(shù)可達(dá)到22.3，得到的聚合硫酸鐵產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

1.5鋼鐵酸洗廢液氧化法

在鋼鐵工業(yè)和機(jī)械工業(yè)中，鋼鐵件表面的酸洗是一個(gè)很重要的表面處理過(guò)程。酸洗過(guò)程副產(chǎn)大量的含硫酸和硫酸亞鐵或者含鹽酸和氯化亞鐵的溶液。這些廢液是生產(chǎn)聚合硫酸鐵和聚合氯化鐵的良好原料。

謝蔚嵩等以鋼鐵硫酸酸洗廢液為原料，NaClO₃為氧化劑，在常溫常壓下成功制得了高濃度聚合硫酸鐵溶液，將其與陽(yáng)離子單寧復(fù)配進(jìn)一步得到了單寧-聚合硫酸鐵復(fù)合絮凝劑。該實(shí)驗(yàn)工藝方法簡(jiǎn)單，生產(chǎn)聚合硫酸鐵時(shí)無(wú)需任何外部加熱，能耗小，實(shí)現(xiàn)了廢物循環(huán)利用，生產(chǎn)成本較低。同時(shí)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品具有較高的濃度和鹽基度，穩(wěn)定性也較好，具有較好的水處理效果。經(jīng)過(guò)水處理試驗(yàn)，聚合硫酸鐵對(duì)模擬廢水的濁度去除率為90%以上，而復(fù)合絮凝劑對(duì)造紙廢水的可過(guò)濾態(tài)COD去除率可達(dá)50%以上。

1.6其他制備方法

A.D.Butler等研究以二氧化硫?yàn)樵希月人猁}為氧化劑來(lái)生產(chǎn)聚合硫酸鐵。

LingLi等利用粉煤灰中的鐵鋁氧化物和SO₂作為原料，以氯酸鈉為氧化劑制備復(fù)合混凝劑。研究表明：該復(fù)合混凝劑能有效去除酒精發(fā)酵廢水的懸浮固體和自來(lái)水的濁度。

聚合硫酸鐵在實(shí)際應(yīng)用中返色、腐蝕等問題也是今后研究的重點(diǎn)。因此，在今后的研究工作中應(yīng)對(duì)聚合硫酸鐵的作用機(jī)理及與鋁、硅進(jìn)行復(fù)配改性進(jìn)行深入的研究，為擴(kuò)大水處理劑生產(chǎn)和應(yīng)用提供理論依據(jù)。