水处理剂聚合硫酸铁的一步法生产工艺

聚合硫酸铁的制备主要有直接氧化法法和催化氧化法。大多数PFS的制备采用直接氧化法，此法工艺路线较简单，用于工业生产可以减少设备投资和生产环节，降低设备成本，但这种生产工艺必须依赖于氧化剂，如：H2O2、KClO3、HNO3等无机氧化剂。催化氧化法一般是选用一种催化剂，利用氧气或空气氧化制备聚合硫酸铁。以下是制备聚合硫酸铁的具体操作方法：

（1）双氧水氧化法：双氧水(H2O2)在酸性环境中是一种强氧化剂,可以将亚铁氧化成三价铁从而制得聚合硫酸铁:

2FeSO4 + H2O2+ (1-n/2)H2SO4—→Fe2(OH)n(SO4)3-n/2+ (2-n)H2O

制备过程中,按照生产量和所需要的盐基度,在反应釜中加入硫酸亚铁、水和硫酸混合,当温度升高到30~45℃时,在搅拌过程中,通过加料管在釜底缓慢加入H2O2。H2O2很快将亚铁氧化成三价铁,取样分析待亚铁浓度降至规定浓度时,停止反应。

利用本法生产聚合硫酸铁,具有设备简单、生产周期短、反应不用催化剂、产品不含杂质、稳定性高等特点。但反应过程中, 有H2O2在分解时形成O2气放出在无催化剂时,起不到氧化作用。要减少O2的产生,需要控制H2O2的投加速度制备工艺为间歇式操作,影响生产效率。H2O2成本比较高,它增加了聚合硫酸铁的生产成本,不利于工业化生产。

（2）氯酸钾(钠)氧化法：氯酸钾是广泛应用于炸药和火柴工业的强氧化剂,同样可以将亚铁氧化成三价铁:

6FeSO4 + KClO3 + 3(1-n/2)H2SO4 —→ 3[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]+ 3(1-n)H2O + KCl

制备时,将硫酸、硫酸亚铁和水按比例加入反应釜中,在常温或稍微高温度下,搅拌中加入氯酸钾。检验亚铁离子减少到规定浓度即可结束。

该法生产工艺简单,设备投资少,产品稳定性好,反应效率高,无空气污染。产品中含有氯酸盐,可兼作混凝与杀菌剂。但制品中残留有较高的氯离子和氯酸根离子,不宜于饮用水处理。同时,由于氯酸钾价格昂贵,产品成本高。

（3）次氯酸钠氧化法：次氯酸钠属于碱性氧化剂,其氧化还原电位较高,理论上能将亚铁氧化成三价铁:

2NaClO + 2H2SO4—→K2SO4+ 2H2O + Cl2

生产的氯气仍为氧化剂,可以将亚铁氧化成三价铁。但氯气会有少量以气体形式逸出而浪费掉,不能充分利用。同时也会造成环境污染,曾加后处理工序。次氯酸钠是碱性氧化剂,制备聚合硫酸铁时,为了降低pH值, H2SO4的用量较高。用该法制备的聚合硫酸铁稳定性差,不宜长期保存。

（4）硝酸氧化法：硝酸为中强氧化剂,与亚铁反应如下:

FeSO4 +HNO3 —→ Fe(OH)SO4+ NO2

反应生成的NO2又可以起到氧化作用,因而HNO3的氧化效率高。

该法是以工业硫酸亚铁为原料,采用工业硫酸氧化后以工业浓硝酸氧化。FeSO4:HNO3为1:(0.20~0.30):(0.10~0.32),加入水量小于以上三者总量的20%,于0.1~0.2MPa下，搅拌中通入充足的空气或氧气,于50~70℃氧化,102~103℃水解聚合而成。反映周期控制在30~60min以内。

用HNO3氧化时,成本比较低,反应周期短。所得产品浓度高,易于制成固体产品。若选用工业一级品原料,所得产品可用于饮用水处理。但反应中生成的NO2,会造成环境污染,需增加专门吸收装置予以处理。

综上所述,直接氧化法虽然工艺简单,操作简便,但存在氧化剂用量大,成本高,氧化剂引入的离子需分离出去,反应中产生的有害气体需专门设备吸收处理等问题,因而难于在工业化生产中普及和应用。但实验研究中需要少量的聚合硫酸铁时采用此类方法制备简单易行。

（5）催化氧化法:聚合硫酸铁在工业生产中多采用催化氧化法。

即以硫酸亚铁及硫酸为原料,借助催化剂(NaNO2)的作用,利用氧化剂使硫酸亚铁在酸性介质中被氧化成三价铁离子。然后用氢氧化钠中和,调整碱化度进行水解,聚合反应制得聚合硫酸铁。

聚合硫酸铁絮凝剂制取方法：原料为硫酸亚铁、硫酸和催化剂。采用不同的催化剂可形成不同的制造工艺。工艺方法是将硫酸洗液浓缩，调整酸和亚铁比例，在密闭压力容器内，加入定量的亚硝酸钠，再通入氧气，在定温、定亚的搅拌下。

（1）抑制Fe2+水解；确定氧化Fe2+所需H2O2的量。

（2）将小片pH试纸放在点滴板（或表面皿）上，用玻璃棒沾取少量待测液滴在试纸上，迅速与标准比色卡对照，偏低。

（3）温度过低，反应太慢；温度过高，H2O2分解加快，导致氧化剂用量增加。

特点

1、新型、优质、高效铁盐类无机高分子絮凝剂。

2、混凝性能优良，矾花密实，沉降速度快。

3、净水效果优良，水质好，不含铝、氯及重金属离子等有害物质，亦无铁离子的水相转移，无毒，无害，安全可靠。

4、除浊、脱色、脱油、脱水、除菌、除臭、除藻、去除水中COD、BOD及重金属离子等功效显著。

5、适应水体PH值范围宽为4-11，最佳PH值范围为6-9，净化后原水的PH值与总碱度变化幅度小，对处理设备腐蚀性小。

以上内容参考：百度百科-聚合硫酸铁

氧气法生产聚合硫酸铁的原理与双氧水等的生产原理相同，同样是与硫酸亚铁、硫酸发生氧化反应。制备时,将硫酸、硫酸亚铁和水按比例加入反应釜中,在常温或稍微高温度下,搅拌中加入氯酸钾。检验亚铁离子减少到规定浓度即可结束。该法生产工艺简单,设备投资少,产品稳定性好,反应效率高,无空气污染。产品中含有氯酸盐,可兼作混凝与杀菌剂。但制品中残留有较高的氯离子和氯酸根离子,不宜于饮用水处理。

生产工艺聚合硫酸铁根据用氧气氧化硫酸亚铁反应的特点，我们采用了耐腐蚀材料制成反应塔，利用混合液体在塔内流动时形成的巨大比表面积，加强气体的吸收，从而加快反应速度。利用反应塔进行生产既可以在常压，也可以在低压条件下进行，生产操作既安全又方便。

聚合硫酸铁 的生产过程如下：按比例将硫酸亚铁、硫酸和水加入溶解槽中，升温至65～80℃，一用耐腐蚀泵将溶液打人反应塔内，调节液体流量，使液体处于循环状态，同时向塔内加入氧气和催化剂，混合液即发生催化氧化聚合反应。聚合硫酸铁 反应过程中可以通过溶解槽夹套用蒸汽加热，并不断对反应液中的亚铁离子进行监测，待亚铁离子完全氧化后，反应结束，将液体聚合硫酸铁成品输送到成品池。在反应过程中杂质被过滤器滤掉，不会对设备带来磨损腐蚀问题。另外反应结束后，未反应的酸性气体进入反应塔，用于下批物料的生产，从而提高了聚合硫酸铁 原料的利用率，解决了污染问题，具体聚合硫酸铁的分类至http://www.cl39.com望采纳。

2SO2+O2=（催化剂加热）2SO3 催化氧化

SO3+H2O=H2SO4 H2SO4的生成

解决方法：生产聚合硫酸铁的主要原料:硫酸亚铁和硫酸尽量少的使用副产品，或者对这两种原料进行提纯后再进入生产流程。如果正在生产中，可以在聚合硫酸铁溶液干燥前沉淀过滤，如延长沉淀时间、或者增加离心工艺均可去除大部分的沉淀物，从而提高聚合硫酸铁的纯度。

当水中的矾花被过滤或沉淀之后，进入后端的水并不会产生沉淀。就像我们平常所看到的液体聚合硫酸铁就是红褐色的沉淀，而如果是投加硫酸亚铁同样会显示红色沉淀，并不是它也含有三价铁离子，而是它所含有的二价铁离子很容易被氧化为三价铁离子，因此，我们通常看到的是红色沉淀而非淡绿色沉淀。

聚合硫酸铁在成品池放置一段时间后必然出现铁离子水解产生氢氧化铁的沉淀物质出现，这是一个非常正常的情况，如果想尽量少的出现沉淀物的话，可以采用滴加少量稀硫酸即抑制水解，以达到减少沉淀物出现，更多聚合硫酸铁液体资料http://www.cl39.com望采纳。

固体聚合硫酸铁的生产方法主要有两种，直接氧化法（一步法）和喷雾干燥法。直接氧化法其生产过程是，在氧化炉中加入硫酸亚铁，在高温下脱水氧化成碱式硫酸铁，再用硫酸混合反应，熟化后粉碎，制得固体聚合硫酸铁。

该方法工艺简单，原料消耗少，但由于颗粒状硫酸亚铁很难完全氧化，Fe2+氧化率低，而且产品中不溶物多，不易满足国标要求。

1、聚合硫酸铁是一种性能优越的无机高分子混凝剂，液体呈棕褐色，固体为淡黄色无定型粉状固体，极易溶于水，10%(质量)的水溶液为红棕色透明溶液，固体产品有较强的吸湿性。聚合硫酸铁广泛应用于生活饮用水、工业用水、各种工业废水、城市污水、污泥脱水等的净化处理。

2、聚合氯化铁是一种新型高效的无机高分子混凝剂，本产品选用铝矾土、盐酸或含铝酸盐、铝酸钙粉以先进工艺制成，具有良好的絮凝效果，价格低，其净水效果优于传统的硫酸铝和铁盐等普通无机盐类混凝剂，固体产品采用喷雾干燥技术，产品为淡黄色、黄色或褐色粉末。

PH值对废水处理的絮凝效果有着极大的影响。（1）能改变固体表面电性和双电层的厚度，从而影响PAM的固体物吸附；（2）它能改变絮凝剂分子链的形状。一般情况下，NPAM适用PH为1～6，APAM的PH值6～10，CPAM的PH值1 ～10。

废水悬浮物含量会直接影响到絮凝剂的用量和絮凝效果。过大会使絮体自由沉降受阻，过小使得粒子的碰撞机会减少，影响絮体形成。对于悬浮物含量极少的废水可考虑从沉淀池底回流或外加易沉固体粒子来增加固液比。

温度对废水絮凝效果的影响比较复杂。温度升高，液体的黏度和密度下降，对絮体的沉降有利。但温度过高，会影响PAM在颗粒表面的吸附。

含金属废水的处理：对含金属废水，PAM常与聚合硫酸铁、PAC等无机絮凝剂复合使用

含铬废水：在碱性条件下用Fe2+ —PAM复合絮凝剂处理电镀废水中的Cr6+ ，工艺简单、费用低，效果好。

含镍废水：以PAM为助凝剂，采用聚合硫酸铁—中和法处理镍电解废水。最佳工艺条件：PH9.0，聚合硫酸铁用量为镍含量的2倍，PAM为4mg/L。

含铅废水：PAM作为絮凝剂在PH9. 2 ～ 9.5条件下对蓄电池厂废水中铅进行治理

含铜废水：APAM与其他药剂（如二乙基二硫代氨基甲酸钠）配合使用，可有效处理含铜电镀废水。后者作为吸收剂与含铜废水反应后，经氢氧化钠调节PH至10—11.5，再投加聚合硫酸铁与APAM，絮凝反应后进行澄清排出，出水中铜的含量低于0.5mg/L

有机废水的处理：有机絮凝剂对有机废水的絮凝效果较好，但不同种类的絮凝剂、不同操作长期保持下，絮凝效果也有差别。如：制药废水，含油废,食品工业废水,化工工业废水,农药废水,印染废水

无机废水的处理:含氟废水,钢铁冶炼废水,钢铁冶炼废水