聚合硫酸铁中氧化剂的用量对产品质量指标有何影响
对于大多数化学反应来说 ,当反应物浓度不变时,加热能提高反应速率。实验结果表明,在其他条件不变的情况下,当反应温度(℃)分别为30,35, 40,45,50 ,55,60和65时,聚合硫酸铁的盐基度B(%)分别为8.7,8.8,9.7, 10.2, 11.9, 13, 11.4和10.8。由此可知,聚合硫酸铁盐基度随反应温度的升高而升高,当反应温度升至55℃时,聚合硫酸铁的盐基度已达到较高水平,继续升温盐基度变化幅度不大。由于本实验为放热反应,若温度过高,一方面会引起氧化剂部分分解,为了达到同样的效果,必将增加氧化剂用量另一方面,温度高也会使聚合硫酸铁发生分解产生沉淀,降低絮凝能力。综合考虑,反应温度控制为55℃左右较适宜。
氧化剂用量对聚合硫酸铁盐基度的影响。
在常温常压下,加入定量的硫酸亚铁、浓硫酸、水于烧瓶中,用慢慢加入不同量的氯酸钾,反应完后测其盐基度。由于氯酸钾加入到硫酸亚铁溶液中,反应会放出大量的热,因此不可避免地要消耗一部分氯酸钾会分解。为此,氧化过程采用在低温下将过氧化氢慢慢地滴入,溶液的颜色逐渐加深。经过多次实验发现,当氯酸钾用量达六克,硫酸亚铁与氯酸钾的摩尔比为一比零点一时,生成的红棕色液体的颜色不再加深,说明二价铁离子已基本被氧化,达到实验要求,继续增加氯酸钾用量,溶液体积增加,全铁含量降低。因此,选择硫酸亚铁与过氯酸钾的摩尔比为一比零点一。
氧化剂会影响到盐基度,盐基度对聚合硫酸铁的影响是直接而客观的,它是聚合硫酸铁的一个重要质量指标,它不仅影响聚合硫酸铁的基本特性,而且在制造和使用中都必须把它作为一项重要指标来考虑。盐基度并不是越高越好,不同废水的处理对聚合硫酸铁盐基度的要求也各不相同,在污浊度相同的原水中,投入的药剂也是相同的情况下,盐基度不同的聚合硫酸铁对原水产生的絮凝效果是不一样的。盐基度和聚合硫酸铁的相互做用是:盐基度越高的聚合硫酸铁,源水浊度越高,则絮凝效果越好。具体聚合硫酸铁的分类与使用至http://www.cl39.com/望采纳。
长期接触会有点,如偶尔接触则没有问题。
聚合硫酸铁生产原材料一般为:硫酸、硫酸亚铁、清水、氧化剂,按照一定的比例进行反应。而硫酸与硫酸亚铁都含有酸性,且硫酸的酸性较大具有一定腐蚀性,因此,如长期接触有损皮肤健康。但同时,由于在聚合反应的过程中,硫酸的酸性会稀释掉一大部分。因此成品聚合硫酸铁的酸性与腐蚀性比较弱的,不会像接触硫酸那样发生酸性灼烧。短期接触的没有问题的。
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污水处理企业在使用聚合硫酸铁的时候一般会稀释两倍后,然后再进行投加处理。根据原水性质的性质污染物的浓度,矾花形成的现象适量而定,基本上是可以做到在相同的水质情部下。聚合硫酸铁的用量与聚合氯化铝的用量基本相同,是硫酸铝用量的二分之一至三分之一的投加量,以上便是聚合硫酸铁投加药量的计算方法,以供我们使用聚合硫酸铁处理污水时更为有效的使用聚合硫酸铁。
聚合硫酸铁做为混凝剂在废水中使用,其作用常见于除磷,去除悬浮物,降去重金属等。然后其对废水中的色度去除效果怎么样?让我们先来了解聚合硫酸铁有哪些特点。
同时,聚合硫酸铁也是良好的脱色氧化剂,对于含水溶性染料废水如活性、直接、阳离子和酸性等染料,其脱色率很高;对分散染料也有较好脱色效果;但对其他以悬浮状态存在于废水中的还原、硫化和涂料,聚合硫酸铁脱色效果一般。更多聚合硫酸铁资料至http://www.cl39.com/望采纳。
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
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。
反应过程中主要是通过氧化,交联反应得到不同聚合度的PFS,反应过程就不一一描述了。