聚合氯化硫酸鐵(PFCS)的物化性質和制備方法

[db:作者] / 2022-12-27 00:00

[物化性質]聚合氯化硫酸鐵(PFCS)結構式為[Fe2Cl，(SO4)3-n/2]m，為棕黃色黏稠液體，無味或略帶氣氣味，相對密度1.450，酸性，易溶于水?？芍苯佑嬃客都踊蜻m當稀釋后投加，用做原水處理時有效投加量20～50mg/L，適用pH值范圍廣，處理后水的pH值降低不大，不增加水的色度，是一種新型高分子絮凝劑。

[技術指標]

[制備方法]PFCS同PFS和PFC均系含有羥基的高價鐵鹽聚合物。制備此類聚合物的關鍵是控制OH-和Fe3+的摩爾比值。有研究表明，當[OH-]/[Fe3+]≤0.4，聚合鐵中Fe3+的形態主要為[Fe2(OH)2]4+和[Fe4(OH)6]6+的低聚物，在絮凝中既可發揮專屬吸附的電中和和凝膠脫穩作用，又可以發揮黏結架橋及卷掃絮凝作用，有很好的絮凝效能。在PFCS的制備中，應控制[OH-]/[Fe3+]值在0.3～0.4。

(1)以FeSO4為原料，FeSO4用量為23%～64%，水用量為15%～20%，催化劑用量為2%～8%，次氯酸鈉為氧化劑，充分攪拌反應3h，靜止熟化后過濾，即得產品。

(2)以硫酸鐵為原料，以氯氣為氧化劑，使二價鐵氧化為三價鐵離子，然后以氫氧化鈉中和調整堿化度，同時加入氯化鈣為穩定劑，反應0.5h，可得到液體產品。

(3)孫建輝等提出了利用H2SO4-HCI混酸溶解廢鋼渣的溶出液為原料，制備PFCS。

軋鋼廢鋼渣的酸溶出液中大約含有42%的Fe2+，Fe2+的氧化選用氧氣作氧化劑，硝酸作催化劑。反應機理為：在硫酸酸性溶液中，硝酸分解產生NO2，NO2可直接氧化部分Fe2+，同時產生NO2，NO2可同Fe2+形成一種黑褐色絡合物[Fe(NO)SO4]，此絡合物能迅速地同O2作用生成Fe(OH)SO4。反應機理可以用下式表示：

Fe(NO)SO4+O2+H2SO4→Fe(OH)SO4+NO+H2O

控制溶液中H2SO4和HCl的量，其中存在的Fe2(SO4)3、FeCl3和Fe(OH)SO4可發生聚合，生成PFCS。

由上可見，由于NOx的參與，改變了亞鐵被O2氧化的過程，使得在酸性條件下很難被O2氧化的亞鐵(反應速度常數趨向于零)變得容易被氧化。

具體制備方法為：在裝有錨式攪拌器的搪瓷反應釜中加入計量的軋鋼渣混酸溶出液，控制反應溫度為50～60℃，從反應釜底通入氧氣，從高位槽滴加催化劑HNO3和H2SO4，使之進行催化氧化聚合反應。制備過程中不斷對反應液中亞鐵離子進行測定，待亞鐵離子完全氧化(Fe2+≤0.01%)后結束反應，反應時間為1h左右。反應完成后，靜置冷卻至室溫，放料包裝。經測定，該產品的主要指標為：密度1.42g/cm3；Fe3+ 11.36%；Fe2+ 0.01%；堿化度10.50%；pH值0.84。

[應用]聚合氯化硫酸鐵是一種新型高分子絮凝劑，可用于生活污水及生產給水的凈化處理，適應pH值范圍廣，pH值在4～11范圍內均有凈化效果，處理后水的pH值降低不大，不增加水的色度，可直接計量投加或適當稀釋后投加，用作原水處理時有效投加量為20～50mg/L。

用于給水和污水處理，產品密度較鋁鹽大，反應后的沉淀物密集，污泥量明顯少于鋁系混凝劑，混凝反應迅速、沉降速率快，容易澄清分層，沉淀污泥，脫水性能和壓縮性能好，污泥含水量小，可作污泥脫水絮凝劑，其絮凝效果比PFS要強得多，比PAC稍強。跟PAC相比，達到相同水質的處理成本，可降低30%，對低濁度水的處理效果尤為明顯，處理后的水中鹽分少，對工業純水的制取后處理較為有利。

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