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聚合硫酸鐵是一種大有前途的無機高分子絮凝劑, 其生產成本不及堿式氯化鋁的一半,而其絮凝效果卻比堿式氯化鋁更加優越,經濟效益十分顯著。雖然當前我國各大自來水廠還都選用堿式氯化鋁作為凈水劑,但是可以預料,不久的將來聚合硫酸鐵必將取代堿式氯化鋁,在水的凈化方面發揮更重要的作用。這是因為國際上已經普遍限制鋁系絮凝劑的作用(據稱鋁對人體健康有害),而且聚合硫酸鐵的性能優越、價格低廉、無毒無害、生產原料來源廣泛、生產過程溫和、易于控制、可利用酸洗廢液及鈦白粉生產廢料等為原料生產,總之用聚合硫酸鐵作為凈水劑所產生的社會效益是不可估量的。

聚合硫酸鐵的生產方法主要可分為三類,即直接氧化法、轉換氧化法和催化氧化法。雖然這些方法從動力學的角度來考察都是可行的,但從經濟角度來考察卻不一定合算。以較低的成本、較快的速度和較少的污染,生產出較高品質的產品,使較終的綜合效果較佳,這才是科研和生產的較終目標。

采用直接氧化法或轉換氧化法生產聚合硫酸鐵,都需要消耗大量的氧化劑及過量的酸或堿,生產成本過高,產品質量(主要包括鹽基度和總鐵含量)差,加之生產過程中由氧化劑等引進的金屬鹽等殘留物的分離費用較高,不分離又將影響產品的質量,所以難以工業化生產 。目前,國內外生產聚合硫酸鐵普遍采用催化氧化法,并且毫無例外地都選用NaNO2或HNO3等作為催化劑。 催化氧化法雖然簡單易行,但氧化時間過長(如以1.5%NaNO2為催化劑,反應時間長達17h)設備 效率低,而且氧化過程常常放出大量氮的氧 化物,污染了環境。另外,以往生產聚合硫酸鐵的各種方法對酸度都存在很大的依賴性(酸的投加量必須很大才能保證較終的產品混合物中不出現氫氧化鐵沉淀,而酸的投加量增大必然降低產物聚合硫酸鐵的鹽基度),致使產品的鹽基度受到很大的制約。為了克服這些矛盾和困難,

在廣州市科委的資助下,作者在對聚合硫酸鐵的生成機理進行了認真的分析之后,通過大量的基礎實驗,終于配制出一種改性劑CP—2,并發明了一種全新的聚合硫酸鐵的生產方法和生產工藝。按照這種生產新技術,只需向反應系統添加很少量的改性劑,就可以顯著地提高反應速度,反應可在1h內結束,并在保證較終混和物中不出現氫氧化鐵沉淀的前提下減少硫酸用量,使聚合硫酸鐵的鹽基度達到了20%以上。該過程反應溫和,改性劑為普通的化工原料,價格低、用量少,生產成本比以往介紹的各種生產方法都更低,且基本消除了尾氣的污染。很多文獻認為,聚合硫酸鐵的鹽基度不能太高,鹽基度越高,產品越不穩定。我們采用該種新技術生產的聚合硫酸鐵,鹽基度高達20.68%,產品靜置了一年多而沒有明顯變化,可見我們配制的改性劑CP—2還大大地增強了產品的穩定性。

與傳統工藝比較,采用該工藝制作聚合硫酸鐵,不僅產品質量(鹽基度、總鐵含量、亞鐵含量大大提高,反應速度加快,生產成本降低,而且使設備效率提高了40%以上。如果通過該工藝來生產固體聚合硫酸鐵,更可節省能耗45%以上。