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聚合硫酸鐵是一種應(yīng)用廣泛而且很有發(fā)展前景的絮凝劑。由于生產(chǎn)聚合硫酸鐵的原料廣泛、生產(chǎn)方法多，這將有利于聚合硫酸鐵的大規(guī)模的生產(chǎn)與使用。聚合硫酸鐵是目前較為理想的一種無機(jī)混凝劑，與常用的三氯化鐵、硫酸鋁、聚合氯化鋁、硫酸鐵等相比有更好的凝聚性能。在聚合硫酸鐵制備研究方面，經(jīng)過多年的研究，已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，下面小編就給大家介紹一下聚合硫酸鐵的制備技術(shù)及在制備方面的研究進(jìn)展。

1.1硫鐵礦法

宣愛國等以硫鐵礦燒渣為原料，通過酸浸、氧化、聚合、改性等工藝所制得的聚合硫酸鐵的總鐵含量和鹽基度均符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)。用它來處理造紙工業(yè)廢水，對(duì)COD的脫除率可達(dá)90%以上。該方法工藝簡單，可操作性強(qiáng)。用廢渣治理造紙廢水，既解決了硫酸工業(yè)燒渣的堆放及污染，又解決了造紙工業(yè)廢水排放對(duì)環(huán)境的危害，為我國的廢渣綜合利用、三廢綜合治理指明了正確的方向。

李明玉等以硫鐵礦燒渣為原料，經(jīng)酸溶、水解、聚合得到聚合硫酸鐵。此方法生產(chǎn)周期短、成本低、無二次污染。結(jié)果表明，用該方法生產(chǎn)的液體聚合硫酸鐵中試產(chǎn)品穩(wěn)定性能好，在造紙中段廢水處理中，具有良好的混凝效果。這為硫酸燒渣的綜合利用提供了一條有效的途徑，達(dá)到了以廢治廢、變廢為寶的目的。

陳永亮等研究了以硫鐵礦燒渣為主要原料，采用還原焙燒、硫酸浸取、催化氧化聚合的工藝制取聚合硫酸鐵的新方法，該工藝具有原料利用率高、成本低、反應(yīng)周期短的特點(diǎn)，并且在制備的過程中采用了非亞硝酸鈉催化劑，從而消除了產(chǎn)品的毒性，制備的聚合硫酸鐵性能優(yōu)良。

1.2鐵屑法

馮惠臺(tái)等用廢鐵屑、硫酸、氯酸鈉等為原料，合成了聚合硫酸鐵，將聚合硫酸鐵應(yīng)用于飲用水處理中取得了較好效果。

湯海波等以廢鐵屑、工業(yè)H₂SO₄為主要原料，在催化劑NaNO₂的作用下進(jìn)行氧化聚合反應(yīng)，制得聚合硫酸鐵。用于廢水處理試驗(yàn)，達(dá)到滿意的效果。

1.3鐵礦石法

黃東根等以鐵礦石和廢硫酸為原料，經(jīng)過破碎—溶解—中和聚合等步驟制備高濃度聚合硫酸鐵，找到了一種溶解、氧化引發(fā)劑，既縮短了溶解時(shí)間，又能使其中的亞鐵離子氧化成高鐵離子。該方法工藝流程短、設(shè)備簡單、產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)穩(wěn)定。

1.4硫酸亞鐵法

硫酸亞鐵法是以亞鐵鹽為主要原料，經(jīng)氧化、水解和聚合等反應(yīng)制得聚合硫酸鐵。該聚合硫酸鐵制備中的氧化工藝一般來說有3種途徑：直接氧化法、生物氧化法和催化氧化法。

1.4.1直接氧化法

大多數(shù)聚合硫酸鐵的制備采用直接氧化法，此法工藝路線較簡單，用于工業(yè)生產(chǎn)可以減少設(shè)備投資和生產(chǎn)環(huán)節(jié)，降低設(shè)備成本，但這種生產(chǎn)工藝必須依賴于氧化劑，如：H₂O₂、KClO₃、HNO₃等無機(jī)氧化劑，因此產(chǎn)品成本高。

（1）KClO₃作為氧化劑。黃珊等探索了以FeSO₄·7H₂O為原料，以KClO₃為氧化劑，在常溫的情況下制備聚合硫酸鐵的方法。其反應(yīng)時(shí)間在2h左右。該方法選擇KClO₃作為氧化劑，相對(duì)H₂O₂而言，KClO₃的價(jià)格相對(duì)較低，在氧化和聚合反應(yīng)過程中無需外加動(dòng)力進(jìn)行攪拌，且大多數(shù)情況下無需加熱，節(jié)省了大量的能耗。而該方法的缺點(diǎn)在于，實(shí)驗(yàn)過程中引入了大量的Cl-、K+等，將影響產(chǎn)品質(zhì)量，較終需要分離除去；同時(shí)氧化劑的用量較大，使成本有所提高。

（2）H₂O₂作為氧化劑。劉長讓等以硫酸亞鐵溶液、過氧化氫、氨水等為原料按一定的比例混合、反應(yīng)制備聚合硫酸鐵。結(jié)果表明：此法生產(chǎn)設(shè)備簡單，可在常溫常壓下反應(yīng)，具有投資省、成本低、操作簡便的特點(diǎn)。缺點(diǎn)是反應(yīng)時(shí)間長，產(chǎn)品中有效鐵的濃度低，穩(wěn)定性差，不便于長期貯存和運(yùn)輸。

（3）HNO₃作為氧化劑。高磊紅等〔9〕以硫酸亞鐵、硝酸、碳酸氫鈉等為原料，在無催化劑存在下制備了聚合硫酸鐵，并確定了較佳制備條件。該方法的特點(diǎn)是縮短了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，而且操作簡便，在常壓狀態(tài)下即可。但是反應(yīng)中有氮氧化物氣體產(chǎn)生，如果后處理不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生二次污染。WenpoCheng等使用微波法，以HNO₃作為氧化劑制備聚合硫酸鐵。該方法降低反應(yīng)要求的溫度和壓力，同時(shí)減少了反應(yīng)時(shí)間。

1.4.2生物氧化法

生物氧化法是以工業(yè)硫酸亞鐵為原料，配制一定濃度的FeSO₄溶液，用H₂SO₄調(diào)節(jié)pH，加入合適的營養(yǎng)物質(zhì)，引入混合菌種作為料液，在室溫下通入空氣作氧化劑，F(xiàn)eSO₄在微生物作用下經(jīng)氧化、水解、聚合反應(yīng)得到生物聚合硫酸鐵（B聚合硫酸鐵）。此種工藝目前還未普遍使用。

周洪濤等通過向裝有一定量的生物聚合鐵的錐形瓶里逐滴加入不同體積、不同濃度的NaOH或濃硫酸，然后在不同速度下攪拌，由加藥間隔時(shí)間和藥劑的濃度來改變其鹽基度，所得的B聚合硫酸鐵鹽基度不穩(wěn)定，單聚合硫酸鐵化合物較高，過渡性低聚合硫酸鐵和較穩(wěn)定的高聚合硫酸鐵含量較低，且只能提高到23%。同時(shí)發(fā)現(xiàn)聚合鐵的鹽基度在1%～23%時(shí)，鹽基度越大，混凝效果越好。

1.4.3催化氧化法

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。

（1）NaNO2作為催化劑。在酸性條件下，用NaNO₂作為催化劑，以空氣或氧氣作為氧化劑，催化氧化聚合制備聚合硫酸鐵。

何琳等用亞硝酸鈉催化氧化法合成聚合硫酸鐵，單因素實(shí)驗(yàn)研究了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、總鐵/總酸根和亞硝酸鈉量對(duì)合成的影響；正交試驗(yàn)得較佳合成條件：反應(yīng)溫度55℃，按m（SO42-）∶m（總Fe）=1.40∶1，亞硝酸鈉（10%）量7mL，硫酸亞鐵量為80g，反應(yīng)時(shí)間3.5h。

向群等以硫酸亞鐵為原料，氧氣為氧化劑，亞硝酸鈉為催化劑，催化氧化制備聚合硫酸鐵。探討了反應(yīng)溫度、硫酸用量、助催化劑和催化劑用量對(duì)反應(yīng)速率及產(chǎn)品質(zhì)量影響。結(jié)果表明：所制備的聚合硫酸鐵的質(zhì)量指標(biāo)都符合我國合格品標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到較佳工藝條件為：催化劑加入量4.0％~6.0％，硫酸與硫酸亞鐵的物質(zhì)的量比為0.31~0.37，反應(yīng)溫度55℃，助催化劑與催化劑的質(zhì)量比為0.04～0.17。

（2）HNO₃作為催化劑。黃寶華等以FeSO₄·7H2O和H₂SO₄為原料，以HNO3為催化劑，通入空氣氧化鐵（Ⅱ）制備聚合硫酸鐵。實(shí)驗(yàn)表明：m（SO42-）∶m（總Fe）=1.35～1.40為較合適的投料比例；HNO3的投料量約為原料FeSO4·7H2O投料量的4%，反應(yīng)溫度為60～90℃，攪拌速度為400～600r/min，反應(yīng)時(shí)間4h。反應(yīng)后期pH基本不變；產(chǎn)品對(duì)活性大紅溶液的凈水處理結(jié)果較為滿意，脫色率98.8%，COD去除率為92%。

（3）金屬氧化物催化劑。向群等以FeSO₄、H₂O、H₂SO₄為原料，以MnO₂、CuO、ZnO等為催化劑，制備聚合硫酸鐵。結(jié)果表明：使用金屬氧化物作催化劑可得聚合硫酸鐵產(chǎn)品。但金屬離子或其他離子的介入，使此法制得的聚合硫酸鐵不能用于飲用水的混凝凈化。同時(shí)增加分離設(shè)備又增加生產(chǎn)投資。

（4）亞硝酰硫酸為催化劑。劉長讓等以亞硝酰硫酸為催化劑，以空氣為反應(yīng)介質(zhì)，制備聚合硫酸鐵。結(jié)果表明：由于亞硝基的存在簡化了工藝過程，生產(chǎn)成本可以顯著減少。但是該制備過程需要一定的設(shè)備，一次性投資略高，所得產(chǎn)物的濃度較低，需要濃縮。

1.4.4吸收塔法

李承禹等研究了在填料吸收塔中以FeSO₄溶液為吸收液，加入一定量的NaClO3為氧化劑，利用煙氣中二氧化硫生產(chǎn)水處理劑聚合硫酸鐵（聚合硫酸鐵）的工藝過程。脫硫?qū)嶒?yàn)結(jié)果顯示，鐵法煙氣脫硫工藝在保持較高脫硫率的同時(shí)，將Fe2+氧化為Fe3+，脫硫吸收液經(jīng)過蒸發(fā)濃縮和固化操作，較終可制得符合國家標(biāo)準(zhǔn)的聚合硫酸鐵液體和固體產(chǎn)品。

羅靜芳等利用改進(jìn)的填料塔反應(yīng)器在低溫常壓下合成聚合硫酸鐵，較好的反應(yīng)條件為Fe₂+1.0mol/L，n（H2SO4）∶n（FeSO₄·7H2O）=0.3，催化劑用量0.1384g/mL，60℃，O₂流量60mL/min。在此條件下，F(xiàn)e氧化速率為0.66mol/（L·h），催化指數(shù)可達(dá)到22.3，得到的聚合硫酸鐵產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

1.5鋼鐵酸洗廢液氧化法

在鋼鐵工業(yè)和機(jī)械工業(yè)中，鋼鐵件表面的酸洗是一個(gè)很重要的表面處理過程。酸洗過程副產(chǎn)大量的含硫酸和硫酸亞鐵或者含鹽酸和氯化亞鐵的溶液。這些廢液是生產(chǎn)聚合硫酸鐵和聚合氯化鐵的良好原料。

謝蔚嵩等以鋼鐵硫酸酸洗廢液為原料，NaClO₃為氧化劑，在常溫常壓下成功制得了高濃度聚合硫酸鐵溶液，將其與陽離子單寧復(fù)配進(jìn)一步得到了單寧-聚合硫酸鐵復(fù)合絮凝劑。該實(shí)驗(yàn)工藝方法簡單，生產(chǎn)聚合硫酸鐵時(shí)無需任何外部加熱，能耗小，實(shí)現(xiàn)了廢物循環(huán)利用，生產(chǎn)成本較低。同時(shí)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品具有較高的濃度和鹽基度，穩(wěn)定性也較好，具有較好的水處理效果。經(jīng)過水處理試驗(yàn)，聚合硫酸鐵對(duì)模擬廢水的濁度去除率為90%以上，而復(fù)合絮凝劑對(duì)造紙廢水的可過濾態(tài)COD去除率可達(dá)50%以上。

1.6其他制備方法

A.D.Butler等研究以二氧化硫?yàn)樵希月人猁}為氧化劑來生產(chǎn)聚合硫酸鐵。

LingLi等利用粉煤灰中的鐵鋁氧化物和SO₂作為原料，以氯酸鈉為氧化劑制備復(fù)合混凝劑。研究表明：該復(fù)合混凝劑能有效去除酒精發(fā)酵廢水的懸浮固體和自來水的濁度。

聚合硫酸鐵在實(shí)際應(yīng)用中返色、腐蝕等問題也是今后研究的重點(diǎn)。因此，在今后的研究工作中應(yīng)對(duì)聚合硫酸鐵的作用機(jī)理及與鋁、硅進(jìn)行復(fù)配改性進(jìn)行深入的研究，為擴(kuò)大水處理劑生產(chǎn)和應(yīng)用提供理論依據(jù)。