聚合氯化硫酸铁(PFCS)的物化性质和制备方法

时间：2023-03-24 19:52:04来源：food栏目：食品快速检测阅读：

聚合氯化硫酸铁(PFCS)的物化性质和制备方法

[db:作者] / 2022-12-27 00:00

[物化性质]聚合氯化硫酸铁(PFCS)结构式为[Fe2Cl，(SO4)3-n/2]m，为棕黄色黏稠液体，无味或略带氣气味，相对密度1.450，酸性，易溶于水。可直接计量投加或适当稀释后投加，用做原水处理时有效投加量20～50mg/L，适用pH值范围广，处理后水的pH值降低不大，不增加水的色度，是一种新型高分子絮凝剂。

[技术指标]

[制备方法]PFCS同PFS和PFC均系含有羟基的高价铁盐聚合物。制备此类聚合物的关键是控制OH-和Fe3+的摩尔比值。有研究表明，当[OH-]/[Fe3+]≤0.4，聚合铁中Fe3+的形态主要为[Fe2(OH)2]4+和[Fe4(OH)6]6+的低聚物，在絮凝中既可发挥专属吸附的电中和和凝胶脱稳作用，又可以发挥黏结架桥及卷扫絮凝作用，有很好的絮凝效能。在PFCS的制备中，应控制[OH-]/[Fe3+]值在0.3～0.4。

(1)以FeSO4为原料，FeSO4用量为23%～64%，水用量为15%～20%，催化剂用量为2%～8%，次氯酸钠为氧化剂，充分搅拌反应3h，静止熟化后过滤，即得产品。

(2)以硫酸铁为原料，以氯气为氧化剂，使二价铁氧化为三价铁离子，然后以氢氧化钠中和调整碱化度，同时加入氯化钙为稳定剂，反应0.5h，可得到液体产品。

(3)孙建辉等提出了利用H2SO4-HCI混酸溶解废钢渣的溶出液为原料，制备PFCS。

轧钢废钢渣的酸溶出液中大约含有42%的Fe2+，Fe2+的氧化选用氧气作氧化剂，硝酸作催化剂。反应机理为：在硫酸酸性溶液中，硝酸分解产生NO2，NO2可直接氧化部分Fe2+，同时产生NO2，NO2可同Fe2+形成一种黑褐色络合物[Fe(NO)SO4]，此络合物能迅速地同O2作用生成Fe(OH)SO4。反应机理可以用下式表示：

Fe(NO)SO4+O2+H2SO4→Fe(OH)SO4+NO+H2O

控制溶液中H2SO4和HCl的量，其中存在的Fe2(SO4)3、FeCl3和Fe(OH)SO4可发生聚合，生成PFCS。

由上可见，由于NOx的参与，改变了亚铁被O2氧化的过程，使得在酸性条件下很难被O2氧化的亚铁(反应速度常数趋向于零)变得容易被氧化。

具体制备方法为：在装有锚式搅拌器的搪瓷反应釜中加入计量的轧钢渣混酸溶出液，控制反应温度为50～60℃，从反应釜底通入氧气，从高位槽滴加催化剂HNO3和H2SO4，使之进行催化氧化聚合反应。制备过程中不断对反应液中亚铁离子进行测定，待亚铁离子完全氧化(Fe2+≤0.01%)后结束反应，反应时间为1h左右。反应完成后，静置冷却至室温，放料包装。经测定，该产品的主要指标为：密度1.42g/cm3；Fe3+ 11.36%；Fe2+ 0.01%；碱化度10.50%；pH值0.84。

[应用]聚合氯化硫酸铁是一种新型高分子絮凝剂，可用于生活污水及生产给水的净化处理，适应pH值范围广，pH值在4～11范围内均有净化效果，处理后水的pH值降低不大，不增加水的色度，可直接计量投加或适当稀释后投加，用作原水处理时有效投加量为20～50mg/L。

用于给水和污水处理，产品密度较铝盐大，反应后的沉淀物密集，污泥量明显少于铝系混凝剂，混凝反应迅速、沉降速率快，容易澄清分层，沉淀污泥，脱水性能和压缩性能好，污泥含水量小，可作污泥脱水絮凝剂，其絮凝效果比PFS要强得多，比PAC稍强。跟PAC相比，达到相同水质的处理成本，可降低30%，对低浊度水的处理效果尤为明显，处理后的水中盐分少，对工业纯水的制取后处理较为有利。

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