聚合硫酸铁催化氧化法

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。

硫酸铁是无机物，聚合硫酸铁是有机物，聚合硫酸铁是由N个硫酸铁分子通过加聚反应聚合成的。区别在于：分子式、物化性质、生产方法和用途。

一、聚合硫酸铁

分子式： [Fe2(OH)n(SO4)3-0.5n]m, 0.5＜n＜1, m=f(n) 

物化性质 

1、全铁含干量，≥18.5%；2、还原性物质（以Fe2+计）含量，≤0.15%；3、盐基度，9.0-14.0%；4、砷（As）含量，≤0.0008%；5、铅（Pb）含量，≤0.0015%；6、不溶物含量，≤0.5% 

生产方法：用磁铁矿粉或硫铁矿烧渣为原料,与硫酸和水采用二步法进行反应，再添加少量的氯酸钠或氯酸钾作催化剂，通过搅拌或鼓入压缩空气，制得聚合硫酸铁液体产品，再经浓缩过程，加入定量的晶体，即可生产出成胶体粒状的聚合硫酸铁固体产品。

用途 

主要用作净水剂，是满足国家新的水质标准的首选药剂，广泛用于生活饮用水、工业用水、各种工业废水、城镇污水及脱泥水的净化处理。

二、硫酸铁

化学式：Fe2(SO4)3

分子量：无水399.88

性状：呈土白或浅黄色粉末、易潮解，即变为棕色液体。溶于水和醇。无水硫酸铁密度为3.097g/cm^3。水溶液呈酸性、加热至480℃时分解，放出三氧化硫成为三氧化二铁，避光、防潮、密封保存。

用途：分析试剂、糖定量测定、铁催化剂、媒染剂、净水剂制颜料、药物。

分子式：[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m

聚合硫酸铁和硫酸铁的区别

物化性质的区别

硫酸亚铁与空气反应会生成硫酸铁，而聚合硫酸铁也是利用硫酸亚铁为原料生产的(硫酸亚铁转制备聚合硫酸铁)，但其物化性质却大不相同。如硫酸铁的相对密度为2.1，熔点为175℃，而聚合硫酸铁的密度则为2.44，熔点为190℃。从外观上看，硫酸铁为灰白色粉末或正交棱形结晶流动浅黄色粉末。而聚合硫酸铁则为黄色或红褐色无定形粉末或颗粒状固体。另外，它们各自的比重、pH值、全铁含量等都不一样。

用途上的区别

硫酸铁多用于作为分析剂或催化剂、媒染剂等。而聚合硫酸铁铁则多应用于污水物化混凝沉淀过程中作为混凝剂使用。另外，硫酸铁在价格成本上相对要低，因为聚合硫酸铁属高分子聚合物，但硫酸铁所形成的游离三价铁离子要多一些，相对聚合硫酸铁的腐蚀性较大。

硫酸铁和聚合硫酸铁这两个不是一种东西，就像石墨烯和碳一样，虽然化学元素一样，但是两种东西

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。

1）首先在检索项中选“题名”，检索词为“硫酸铁”，按检索得到检索结果；然后在检索结果中搜索“期刊名”，检索词为“四川师范大学学报”，最后检索到论文《聚合硫酸铁的制备》

2)题录信息

作者：向群

作者单位：四川轻化工学院

关键词：聚合硫酸铁；酸度；催化剂

摘要：本文介绍了聚合硫酸铁的制备原理和方法，对制备方法中的催化剂选择作了一定的讨论．

3）第一篇参考文献：

张民权，莫炳禄，聂荫福，公国庆，卢燕玲. 聚合硫酸铁（PFS）生产新工艺的研究[J]. 工业水处理, 1994,(01)

【第二题】

可以到“中国优秀硕士学位论文全文数据库 ”检索

可以全文下载

作者：谢楷

导师：赵建

关键词：S3C2410；嵌入式系统；模块仪器

【第三题】

登陆SpringLink电子期刊网，在学科分类中选择Business and Economics 类，然后在检索中输入检索词“ ti:(Trade and Economic)”，得到相关检索结果。

求采纳为满意回答。

故答案为：3-

（2）①次氯酸钠具有强氧化性，能将亚铁离子氧化为铁离子，同时自身被还原为氯离子，离子方程式为：ClO-+2H++2Fe2+=2Fe3++Cl-+H2O，故答案为：ClO-+2H++2Fe2+=2Fe3++Cl-+H2O；

②该化合物中含有硫元素和氧元素，二者不能形成亚硫酸根离子，只能形成硫酸根离子，硫酸根离子的相对分子质量是96，铁原子的相对原子质量是56，则相对分子质量为17的是OH，所以其化学式为：Fe（OH）SO4，

故答案为：Fe（OH）SO4；

（3）①酸性条件下，亚硝酸根离子易生成氮氧化物，氮氧化物有毒，直接排空会污染空气，

故答案为：NaNO2在酸性条件下易生成氮氧化物，会污染空气；

②温度过高，催化反应过程中产生的NO、二氧化氮气体的溶解度减小，从反应体系中逸出，导致催化效率降低，则Fe2+的氧化速率降低，

故答案为：温度过高，催化反应过程中产生的NO、二氧化氮气体的溶解度减小，从反应体系中逸出，催化效率降低，Fe2+的氧化速率降低；

（4）①滴入的高锰酸钾反应，紫色褪去，当溶液呈紫色，且半分钟内不褪色，说明滴定到终点，故答案为：溶液呈紫色，且半分钟内不褪色；

②消耗KMnO4的物质的量=0.028L×0.1mol/L=0.0028mol，由方程式2MnO4-+6H++5NO2-=2Mn2++5NO3-+3H2O，可知NaNO2的物质的量=0.0028mol×

FeSO₄为硫酸亚铁。硫酸亚铁为蓝绿色单斜结晶或颗粒，无气味。在干燥空气中风化，在潮湿空气中表面氧化成棕色的碱式硫酸铁。在56.6℃成为四水合物，在65℃时成为一水合物。溶于水，几乎不溶于乙醇。

其水溶液冷时在空气中缓慢氧化，在热时较快氧化。加入碱或露光能加速其氧化。因此硫酸亚铁应当密封阴凉干燥避光保存。无水硫酸亚铁是白色粉末，含结晶水的是浅绿色晶体，晶体俗称“绿矾”，溶于水水溶液为浅绿色。

硫酸亚铁可用于色谱分析试剂、点滴分析测定铂、硒、亚硝酸盐和硝酸盐。硫酸亚铁还可以作为还原剂、制造铁氧体、净水、聚合催化剂、照相制版等。

扩展资料：

硫酸亚铁（FeSO₄）工业制法：

1、硫酸法：将铁屑溶解于稀硫酸与母液的混合液中，控制反应温度在80℃以下，否则会析出一水硫酸亚铁沉淀。反应生成的微酸性硫酸亚铁溶液经澄清除去杂质，然后冷却、离心分离即得浅绿色硫酸亚铁。

2、生产钛白粉副产法：钛铁矿用硫酸分解制钛白粉时，生成硫酸亚铁和硫酸铁，三价铁用铁丝还原成二价铁。经冷冻结晶可得副产硫酸亚铁。

3、用400份70～80℃的蒸馏水溶解200份工业硫酸亚铁，在热溶液中加入少量硫酸银，通蒸汽沸腾，以除去Cl-。将Cl-含量合格的溶液冷却，调ph=5～6，通硫化氢，使Zn2+，Cu2+等离子含量合格。

然后过滤，滤液必须清亮。往滤液中通蒸汽煮沸1h，待沉淀完全后，过滤，滤液用化学纯硫酸调ph=1～2后，蒸发浓缩至38～40℃，趁热抽滤，滤液再用化学纯硫酸调ph=1，冷却结晶，甩干，并在60℃以下烘至不沾勺为止，成品要密封，避光，严禁有机物混入。母液可循环利用。

4、金属铁溶于稀硫酸即可制得硫酸亚铁。将铁丝或铁屑先用氢氧化钠溶液处理以除去油污，用水洗净后放入15%～20%的硫酸溶液中，加热使其溶解，直至未溶的残渣不再溶解为止。将溶液滤出并转移到烧瓶中，加硫酸酸化到刚果红呈酸性反应。

冷却后通硫化氢达饱和，塞紧瓶塞，静置2～3天，然后将烧瓶置于水浴上加热并过滤除去碳、碳化物、硫化物沉淀。将滤液转移到孚兹蒸馏瓶中，在通入无氧CO2的情况下，使溶液蒸发浓缩到原来体积的一半。使溶液在CO2气体中静置过夜，即可析出硫酸亚铁的结晶。

硫酸亚铁（FeSO₄）实验室制法：

1、可以用铁粉与稀硫酸反应直接制得。Fe+H2SO4（稀）=H2↑+FeSO4

2、可以用硫酸铜溶液与铁反应获得，反应方程式为：CuSO4+Fe=FeSO4+Cu（此反应类型为置换反应）

参考资料：百度百科——硫酸亚铁