聚合硫酸鐵
產品介紹
聚合硫酸鐵是一種性能優越的無機高分子混凝劑，形態性狀是淡黃色無定型粉狀固體，極易溶于水，10%（質量）的水溶液為紅棕色透明溶液，吸濕性。聚合硫酸鐵廣泛應用于飲用水、工業用水、各種工業廢水、城市污水、污泥脫水等的凈化處理。
新型、優質、高效鐵鹽類無機高分子絮凝劑，主要用于凈水效果優良，水質好，不含鋁、氯及重金屬離子等有害物質，亦無鐵離子的水向轉移，無毒，無害，安全可靠, 除濁、脫色、脫油、脫水、除菌、除臭、除藻、去除水中COD、BOD及重金屬離子等功效顯著等。也用于工業廢水處理，如印染廢水等，在鑄造、造紙、醫藥、制革等方面也有廣泛應用。
聚合硫酸鐵應用
聚合硫酸鐵在稀土工業廢水處理時：例如,裝置使廢水的微小固體顆粒和高濃度的離子膜的表面和始終保持一定距離,大大減少有害物質和膜表面有機會避免在膜表面污染,聚合硫酸鐵改善水的循環過度;這個過程不僅將稀土的提取工藝廢水高濃度的分離與富集氯化銨,稀土行業標準后廢水的回收,并通過電解過程和太陽能為一個成功的鹽酸和氨水反應堆的復蘇、聚合硫酸鐵減少稀土產業生產原材料的回收,也要經過的燃料電池使用將能量回收補充說,處理大量的浪費水的成本為40元,為1600噸/天,包含100g/L的氯化銨來計算,通過這個過程,一代的鹽酸和氨的水可以實現利潤11萬元，這不僅對該國的污水處理和處置還原、穩定和無害的目標;嚴格控制的稀土工業廢水中的重金屬和有毒、聚合硫酸鐵有害物質含量;在安全、環保和經濟復蘇的前提下,利用廢水、聚合硫酸鐵廢氣的能量和資源,實現廢水、廢氣治理和綜合利用、節能減排、實現循環經濟發展的目的。
聚合硫酸鐵使用電介質電泳技術和滲透膜分離技術相結合的方法對污水回用處理,實現廢水處理技術創新和科技進步,充分發揮設備的投資和運營效率,適合中國的國情,符合特征內蒙古自治區的廢水處理新技術、聚合硫酸鐵新技術和新設備。若新技術被廣泛應用,將提高礦山企業在該地區的工業廢水的處理和處置水平,聚合硫酸鐵進一步保護和改善生態環境,在該地區促進我們的經濟、社會和環境的可持續發展。
工業廢水處理
1、印染廢水處理，替代傳統低分子鐵鹽和鋁鹽的混凝劑，相對傳統混凝劑用量大、混凝效率低、有鋁離子等殘留易造成二次污染的特點，聚合硫酸鐵的投加量在150ppm左右，其用量小，對COD和色度的去除率高，最佳ph值條件為：8.0。 [2]
2、電鍍污水處理，可做混凝劑和破絡劑。絡合物主要是銅—氨絡合物，其性質穩定，pH=11，難以與堿、聚鋁等混凝劑直接發生沉淀反應。還可以用作中水回用。
3、造紙廢水處理，替代聚合氯化鋁、硫酸鋁等，用作混凝劑，還可以用作造紙污泥脫水，在造紙廢水處理白水回收工序中不可以用聚合硫酸鐵（含強陽離子的聚合物），只能用聚合氯化鋁。
制備方法
聚合硫酸鐵的制備主要有直接氧化法法和催化氧化法。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：
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。
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。
次氯酸鈉氧化法：
次氯酸鈉屬于堿性氧化劑,其氧化還原電位較高,理論上能將亞鐵氧化成三價鐵:
2NaClO + 2H2SO4—→K2SO4+ 2H2O + Cl2
生產的氯氣仍為氧化劑,可以將亞鐵氧化成三價鐵。但氯氣會有少量以氣體形式逸出而浪費掉,不能充分利用。同時也會造成環境污染,曾加后處理工序。次氯酸鈉是堿性氧化劑,制備聚合硫酸鐵時,為了降低pH值, H2SO4的用量較高。用該法制備的聚合硫酸鐵穩定性差,不宜長期保存。
硝酸氧化法：
硝酸為中強氧化劑,與亞鐵反應如下:
FeSO4 +HNO3 —→ Fe(OH)SO4+ NO2
反應生成的NO2又可以起到氧化作用,因而HNO3的氧化效率高。
該法是以工業硫酸亞鐵為原料,采用工業硫酸氧化后以工業濃硝酸氧化。FeSO4:HNO3為1:(0.20~0.30):(0.10~0.32),加入水量小于以上三者總量的20%,于0.1~0.2MPa下，攪拌中通入充足的空氣或氧氣,于50~70℃氧化,102~103℃水解聚合而成。反映周期控制在30~60min以內。
用HNO3氧化時,成本比較低,反應周期短。所得產品濃度高,易于制成固體產品。若選用工業一級品原料,所得產品可用于飲用水處理。但反應中生成的NO2,會造成環境污染,需增加專門吸收裝置予以處理。
綜上所述,直接氧化法雖然工藝簡單,操作簡便,但存在氧化劑用量大,成本高,氧化劑引入的離子需分離出去,反應中產生的有害氣體需專門設備吸收處理等問題,因而難于在工業化生產中普及和應用。但實驗研究中需要少量的聚合硫酸鐵時采用此類方法制備簡單易行。
催化氧化法:
聚合硫酸鐵在工業生產中多采用催化氧化法。
即以硫酸亞鐵及硫酸為原料,借助催化劑(NaNO2)的作用,利用氧化劑使硫酸亞鐵在酸性介質中被氧化成三價鐵離子。然后用氫氧化鈉中和,調整堿化度進行水解,聚合反應制得聚合硫酸鐵。
合成方法
聚合硫酸鋁液體，將稀硫酸濃度約3%加入到硫酸亞鐵中，再加入亞硝酸鈉與硫酸亞鐵之比約3：100，通入空氣或者氧氣進行氧化，經水解，聚合反應制得聚合硫酸鐵。
聚合硫酸鐵固體產品的制造方法：
用液體亞鐵為原料，制成空氣作氧化劑，經過低溫脫水、粉碎、高溫氧化、冷卻、調聚、固化、陳化、粉碎到成品完成。
凝聚作用
混凝處理過程中，PFS提供多種組分的核羥基絡合物時，各組分就開始對礦漿中的微�；蛘呤菍λ械哪z體顆粒起多種混凝作用。那些相對分子質量較小的高價絡離子被原水中的負電性膠粒和懸浮物吸引進入緊密層，起了壓縮膠粒的雙電層、降低ζ電位的作用，使膠粒迅速脫穩聚沉。無機高分子凝結劑的相對分子質量增大，伸展度增大觸點增多，粒間的吸附作用增大。在溶液中PFS提供大量的大分子絡合物及疏水性氫氧化物聚合體，具有較好的吸附作用。但PFS在溶液中多種核羥基絡合物不同于有機高分子絮凝劑，這些高分子物的相對分子質量遠小于有機絮凝劑的相對分子質量。其分子的大小與結構特點，使這些絡離子在混凝中具有較強的吸附中和作用，因此PFS溶液中的高價大分子絡離子在混凝中的主要貢獻是吸附中和膠粒的電荷和兼有粒間團聚作用。PFS絮團的表面積大、表面能高，結構緊湊致密有一定的強度，在沉降過程中對膠體顆粒的吸附量大，具有吸附共沉淀作用且容易發生卷掃沉積現象，沉淀物容積小且沉降速度快，大大提高了PFS的混凝效果 。
性能指標
(1) 密度測定
用測量范圍為1.400 g· mL～1.500 g· mL 的比重計測定20℃聚合硫酸鐵溶液的密度。
(2) pH值測定
用pH計測定聚合硫酸鐵的pH值。
(3) 黏度測定
用已知黏度計常數的品氏毛細管黏度計在20±0.1℃的恒溫水槽中測定聚合硫酸鐵的黏度 。
水凈化
自來水廠存在的問題
（1）鋁的毒性危害，鋁是一種慢生毒物，隨水進入人體后會積蓄在腦細胞等組織中，長期飲用鋁混凝劑處理的自來水會引發老年癡呆癥、心血管病、骨質疏松、腎功能紊亂等多種頑癥。根據國際老年癡呆協會中國委員會的資料，全球老年癡呆癥患者2400多萬，其中中國患者700多萬，且每年以30萬新增病人的速度增加。西方發達國家飲用水水質標準中鋁的許可含量為0.05毫克/升。我國自來水水中的鋁含量超過此值好幾倍。
（2）供水管道腐蝕問題，由于自來水管道電化學腐蝕問題沒有解決，用戶龍頭水的濁度、色度、鐵含量、細菌等水質指標值而大幅度升高了，導致自來水質進一步惡化。由于腐蝕，供水金屬管道內壁上產生了腐蝕，水流阻力不斷增大，供水電耗隨之逐年增高，由此造成了巨大的電能損耗。供水管道腐蝕穿孔后，大量自來水白白地漏走了，同時供水管道使用壽命大幅度縮短。
注意事項
因原水性質各異，應根據不同情況，現場調試或作燒杯試驗，取得最佳使用條件和最佳投藥量以達到最好的處理效果。
1 使用前，將本產品按一定濃度（10-30%）投入溶礬池，注入自來水攪拌使之充分水解，靜置至呈紅棕色液體，再兌水稀釋到所需濃度投加混凝。水廠亦可配成2-5%直接投加，工業廢水處理直接配成5-10%投加。
2 投加量的確定，根據原水性質可通過生產調試或燒杯實驗視礬花形成適量而定，制水廠可以原用的其它藥劑量作為參考，在同等條件下本產品與固體聚合氯化鋁用量大體相當，是固體硫酸鋁用量的1/3-1/4。如果原用的是液體產品，可根據相應藥劑濃度計算酌定。大致按重量比1:3而定。
3 使用時，將上述配制好的藥液，泵入計量槽，通過計量投加藥液與原水混凝。
4 一般情況下當日配制當日使用，配藥需要自來水，稍有沉淀物屬正�，F象。
5 注意混凝過程三個階段的水力條件和形成礬花狀況。
(1) 凝聚階段：是藥液注入混凝池與原水快速混凝在極短時間內形成微細礬花的過程，此時水體變得更加渾濁，它要求水流能產生激烈的湍流。燒杯實驗中宜快速（250-300轉/分）攪拌10-30S，一般不超過2min。
(2) 絮凝階段：是礬花成長變粗的過程，要求適當的湍流程度和足夠的停留時間（10-15min），至后期可觀察到大量 礬花聚集緩緩下沉，形成表面清晰層。 燒杯實驗先以150轉/分攪拌約6分鐘，再以60轉/分攪拌約4分鐘至呈懸浮態。
(3) 沉降階段：它是在沉降池中進行的絮凝物沉降過程，要求水流緩慢，為提高效率一般采用斜管（板式）沉降池（最好采用氣浮法分離絮凝物），大量的粗大礬花被斜管（板）壁阻擋而沉積于池底，上層水為澄清水，剩下的粒徑小、密度小的礬花一邊緩緩下降，一邊繼續相互碰撞結大，至后期余濁基本不變。燒杯實驗宜以20-30轉/分慢攪5分鐘，再靜沉10分鐘，測余濁。
6 強化過濾，主要是合理選用濾層結構和助濾劑，以提高濾池的去除率，它是提高水質的重要措施。
7 本產品應用于環保、工業廢水的處理，使用方法與制水廠大體相同，對高色度、高COD、BOD的原水處理，輔以助劑作用效果甚佳。
8 采用化學混凝法的企業，原用的設備無需作大的改造，只需增設溶礬池即可使用本產品。
9 本產品須保存在干燥、防潮、避熱的地方（< 80℃，切勿損壞包裝，產品可長期儲存）。
10 本產品必須溶解才能使用，溶解設備和加藥設施應采用耐腐蝕材料。
規劃設計
