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聚合硫酸铁的生产原料都有哪些?

 

      目前生产聚合硫酸铁的方法很多,例如空气(氧气)的催化氧化法、氯酸钾(钠)氧化法、硫铁矿灰加压酸溶法、四氧化三铁矿石酸溶氧化法等。无论以何种原料为基础生产,均是采用控制硫酸根离子与铁离子比例小于3/2的方法,制得不同盐基度的聚合硫酸铁。在以硫铁矿灰生产聚合硫酸铁时,由于它含有少量的皿铁离子,只需加压溶出三价铁离子就可以制得聚合硫酸铁,而以其他原料生产时,往往需要将亚铁离子氧化形成聚合硫酸铁。亚铁离子的氧化过程要求氧化剂速度快、容易制备、价格低廉,只有这样才能广泛地应用于生产,目前使用的氧化剂较多,例如过氧化氢、氯酸盐、氧气或空气、次氯酸盐、硝酸等,由于制造成本的限制,采用空气或氧气氧化法较多。氧气氧化法又有氮氧化物催化法和二氧化锰催化法。

硫酸亚铁在硫酸溶液中进行氧化,如果硫酸:硫酸亚铁<3/2,则三价铁离子发生水解,产生部分氢离子和各种羟基铁离子。

水解产生的氢离子反过来又能保证氧化还原反应所需的氢离子,调整上述比值,就可以制得所需盐基度的聚合硫酸铁。如果控制上述比值大于3/2,则可以制得含游离酸的硫酸铁溶液。目前国内多采用氯酸盐氧化法和氧气氧气法,前者用的氧化剂价较贵,尽管生产工艺十分简单,但总的生产成本相对后者较高,在以氮氧化物为催化剂用空气与用氧气氧化法的生产原理是完全一样的。利用这一原理生产聚合硫酸铁的工艺很多,技术水平状况差别也很大。

氧是一种非常强的氧化剂,其氧化还原电位为E(O2/H2O)=1.23V,可以将结晶硫酸亚铁直接氧化成碱式硫酸铁,反应方程式如下:

4FeS04+O2+2H20=4Fe(OH)S04(1)

此反应在空气中就能缓慢地进行,如果在高温条件下,则能迅速氧化,这也是直接生产固体聚合硫酸铁的原理。

在酸性溶液中亚铁离子的氧化速度则非常缓慢,如果在氮氧化物或二氧化锰的催化下,反应能很快地进行,二氧化锰催化法由于最终产品含有一定量的二价锰而不能用于饮用水的处理,而前者则不存在此问题。氮氧化物的催化氧化过程是一个气液反应,反应速度由气体的吸收速度所控制,只有加快气体的溶解速度才能提高反应速度,缩短反应周期。为此有两条途径可以选择,一是提高气相压力,一是加大气液反应表面积,或者两者结合以达到加快反应速度的目的。根据已往的试验结果发现加大气液反应表面积的效果要比提高压力的作用大,对于一定量的液体,在雾化过程中液滴越小,其表面积越人,气体的吸收速度也越快,因此我们设计了喷雾法生产聚合硫酸铁的新工艺。

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