聚鐵

聚合硫酸鐵的制備主要有直接氧化法法和催化氧化法。大多數PFS的制備采用直接氧化法，此法工藝路線較簡單，用于工業(yè)生產可以減少設備投資和生產環(huán)節(jié)，降低設備成本，但這種生產工藝必須依賴于氧化劑，如:H2O2、KClO3、HNO3等無機氧化劑。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。以下是制備聚合硫酸鐵的具體操作方法:

(1)雙氧水氧化法:雙氧水(H2O2)在酸性環(huán)境中是一種強氧化劑,可以將亞鐵氧化成三價鐵從而制得聚合硫酸鐵:

2FeSO4 + H2O2+ (1-n/2)H2SO4-→Fe2(OH)n(SO4)3-n/2+ (2-n)H2O

制備過程中,按照生產量和所需要的鹽基度,在反應釜中加入硫酸亞鐵、水和硫酸混合,當溫度升高到30~45℃時,在攪拌過程中,通過加料管在釜底緩慢加入H2O2。H2O2很快將亞鐵氧化成三價鐵,取樣分析待亞鐵濃度降至規(guī)定濃度時,停止反應。

利用本法生產聚合硫酸鐵,具有設備簡單、生產周期短、反應不用催化劑、產品不含雜質、穩(wěn)定性高等特點。但反應過程中, 有H2O2在分解時形成O2氣放出在無催化劑時,起不到氧化作用。要減少O2的產生,需要控制H2O2的投加速度制備工藝為間歇式操作,影響生產效率。H2O2成本比較高,它增加了聚合硫酸鐵的生產成本,不利于工業(yè)化生產。

(2)氯酸鉀(鈉)氧化法:氯酸鉀是廣泛應用于炸藥和火柴工業(yè)的強氧化劑,同樣可以將亞鐵氧化成三價鐵:

6FeSO4 + KClO3 + 3(1-n/2)H2SO4 -→ 3[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]+ 3(1-n)H2O + KCl

制備時,將硫酸、硫酸亞鐵和水按比例加入反應釜中,在常溫或稍微高溫度下,攪拌中加入氯酸鉀。檢驗亞鐵離子減少到規(guī)定濃度即可結束。

該法生產工藝簡單,設備投資少,產品穩(wěn)定性好,反應效率高,無空氣污染。產品中含有氯酸鹽,可兼作混凝與殺菌劑。但制品中殘留有較高的氯離子和氯酸根離子,不宜于飲用水處理。同時,由于氯酸鉀價格昂貴,產品成本高。

(3)次氯酸鈉氧化法:次氯酸鈉屬于堿性氧化劑,其氧化還原電位較高,理論上能將亞鐵氧化成三價鐵:

2NaClO + 2H2SO4-→K2SO4+ 2H2O + Cl2

生產的氯氣仍為氧化劑,可以將亞鐵氧化成三價鐵。但氯氣會有少量以氣體形式逸出而浪費掉,不能充分利用。同時也會造成環(huán)境污染,曾加后處理工序。次氯酸鈉是堿性氧化劑,制備聚合硫酸鐵時,為了降低pH值, H2SO4的用量較高。用該法制備的聚合硫酸鐵穩(wěn)定性差,不宜長期保存。

(4)硝酸氧化法:硝酸為中強氧化劑,與亞鐵反應如下:

FeSO4 +HNO3 -→ Fe(OH)SO4+ NO2

反應生成的NO2又可以起到氧化作用,因而HNO3的氧化效率高。

該法是以工業(yè)硫酸亞鐵為原料,采用工業(yè)硫酸氧化后以工業(yè)濃硝酸氧化。FeSO4:HNO3為1:(0.20~0.30):(0.10~0.32),加入水量小于以上三者總量的20%,于0.1~0.2MPa下，攪拌中通入充足的空氣或氧氣,于50~70℃氧化,102~103℃水解聚合而成。反映周期控制在30~60min以內。

用HNO3氧化時,成本比較低,反應周期短。所得產品濃度高,易于制成固體產品。若選用工業(yè)一級品原料,所得產品可用于飲用水處理。但反應中生成的NO2,會造成環(huán)境污染,需增加專門吸收裝置予以處理。

綜上所述,直接氧化法雖然工藝簡單,操作簡便,但存在氧化劑用量大,成本高,氧化劑引入的離子需分離出去,反應中產生的有害氣體需專門設備吸收處理等問題,因而難于在工業(yè)化生產中普及和應用。但實驗研究中需要少量的聚合硫酸鐵時采用此類方法制備簡單易行。

(5)催化氧化法:聚合硫酸鐵在工業(yè)生產中多采用催化氧化法。

即以硫酸亞鐵及硫酸為原料,借助催化劑(NaNO2)的作用,利用氧化劑使硫酸亞鐵在酸性介質中被氧化成三價鐵離子。然后用氫氧化鈉中和,調整堿化度進行水解,聚合反應制得聚合硫酸鐵。

聚鐵(PAFC)是在鋁鹽和鐵鹽混凝水解機理的基礎上開發(fā)出來的一種無機高分子混凝劑凈水材料.依據協(xié)同增效原理,加入單質鐵離子或三氧化鐵和其它含鐵化合物復合而成的一種新型高效混凝劑.它集鋁鹽和鐵鹽各自優(yōu)點,對鋁離子和鐵離子的形態(tài)都有明顯改善,聚合程度大為提高.聚鋁,鐵混凝劑各自對氣浮操作有利之處,改善聚氯化鋁的混凝性能;對高濁度水和低溫低濁水的凈化處理效果特別明顯,可不加堿性助劑或其它助凝劑.

主要表現為:

1 、水解速度快,水合作用弱.形成的礬花密實，沉降速度快.受水溫變化影響小,可以滿足在流動過程中產生剪切力的要求.

2 、固態(tài)產品為棕褐色,紅褐色粉末,極易溶于水

3、可有效去除原水中的鋁離子,以及鋁鹽混凝后水中殘余的游離態(tài)鋁離子.

4、適用范圍廣,生活飲用水,工業(yè)用水,生活污水和工業(yè)污水處理等.

5、 用藥量少,處理效果好,比其它混凝劑節(jié)約10-20%費用.

6、 使用方法和包裝用途以及注意事項同聚氯化鋁基本一樣.

與其他無機絮凝劑相比具有以下特點:

1. 新型、優(yōu)質、高效鐵鹽類無機高分子絮凝劑;

2. 混凝性能優(yōu)良，礬花密實，沉降速度快;

3. 凈水效果優(yōu)良，水質好，不含鋁、氯及重金屬離子等有害物質，亦無鐵離子的水相轉移，無毒，

無害，安全可靠;

4. 除濁、脫色、脫油、脫水、除菌、除臭、除藻、去除水中COD、BOD及重金屬離子等功效顯著;

5. 適應水體PH值范圍寬為4-11，最佳PH值范圍為6-9，凈化后原水的PH值與總堿度變化幅度小，

對處理設備腐蝕性小;

6. 對微污染、含藻類、低溫低濁原水凈化處理效果顯著，對高濁度原水凈化效果尤佳;

7. 投藥量少，成本低廉，處理費用可節(jié)省20%-50%。

因原水性質各異，應根據不同情況，現場調試或作燒杯試驗，取得最佳使用條件和最佳投藥量以達到最好的處理效果。

1、使用前，將本產品按一定濃度(10-30%)投入溶礬池，注入自來水攪拌使之充分水解，靜置至呈

紅棕色液體，再兌水稀釋到所需濃度投加混凝。水廠亦可配成2-5%直接投加，工業(yè)廢水處理直接配

成5-10%投加。

2、投加量的確定，根據原水性質可通過生產調試或燒杯實驗視礬花形成適量而定，制水廠可以原用的

其它藥劑量作為參考，在同等條件下本產品與固體聚合氯化鋁用量大體相當，是固體硫酸鋁用量的

1/3-1/4。如果原用的是液體產品，可根據相應藥劑濃度計算酌定。大致按重量比1:3而定。

3、使用時，將上述配制好的藥液，泵入計量槽，通過計量投加藥液與原水混凝。

4、一般情況下當日配制當日使用，配藥需要自來水，稍有沉淀物屬正?，F象。

國家標準GB14591-93(凈水劑合硫酸鐵)使用重鉻酸鉀法測定全鐵便是。

方法步驟如下:在酸性溶液中，用氯化亞錫將三價鐵還原為二價鐵。過量的氯化亞錫用氯化汞予以除去，然后用重鉻酸鉀標準滴定溶液滴定。

七、安全技術說明書MSDS

化學品中文名稱:聚合硫酸鐵

分子式:[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m (其中n<2, m=f(n))

技術說明書編碼: BK-113-06

CAS No .: 1327-41-9

有害物成分:硫酸鐵(聚合)

硫酸鐵含量: 20-21%

CAS No. : 1327-41-9

健康危害:本品對皮膚、粘膜有刺激作用。吸入高濃度可引起支氣管炎，個別人可引起支氣管哮喘。誤服量大時，可引起口腔糜爛、胃炎、胃出血和粘膜壞死。

慢性影響:長期接觸可引起頭痛、頭暈、食欲減退、咳嗽、鼻塞、胸痛等癥狀。

燃爆危險:本品不燃。

皮膚接觸:立即脫去污染的衣著，用大量流動清水沖洗至少15分鐘。就醫(yī)。

眼睛接觸:立即提起眼瞼，用大量流動清水或生理鹽水徹底沖洗至少15分鐘。就醫(yī)。

吸入:迅速脫離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。如呼吸停止，立即進行人工呼吸。就醫(yī)

食入:用水漱口，給飲牛奶或蛋清。就醫(yī)。

滅火方法:消防人員必須穿全身耐酸堿消防服。

滅火劑:干燥砂土。

應急處理:隔離泄漏污染區(qū)，限制出入。建議應急處理人員戴防塵面具(全面罩)，穿防酸堿工作服。不要直接接觸泄漏物。

小量泄漏:避免揚塵，用潔凈的鏟子收集于密閉容器中。

大量泄漏:用塑料布、帆布覆蓋。在專家指導下清除。

操作注意事項:密閉操作，局部排風。操作人員必須經過專門培訓，嚴格遵守操作規(guī)程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防塵口罩，戴化學安全防護眼鏡，穿橡膠耐酸堿服，戴橡膠耐酸堿手套。遠離易燃、可燃物。避免產生粉塵。避免與堿類、醇類接觸。尤其要注意避免與水接觸。搬運時要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。配備泄漏應急處理設備。倒空的容器可能殘留有害物。

儲存注意事項:儲存于陰涼、干燥、通風良好的庫房。遠離火種、熱源。相對濕度保持在75%以下。包裝必須密封，切勿受潮。應與易(可)燃物、堿類、醇類等分開存放，切忌混儲。不宜久存，以免變質。儲區(qū)應備有合適的材料收容泄漏物。

職業(yè)接觸限值

中國MAC(mg/m3):未制定標準

TLVTN:ACGIH 2mg/m3

TLVWN:未制定標準

工程控制:密閉操作，局部排風。提供安全淋浴和洗眼設備。

呼吸系統(tǒng)防護:可能接觸其粉塵時，應該佩戴自吸過濾式防塵口罩，緊急事態(tài)搶救或撤離時，建議佩戴空氣呼吸器。

眼睛防護:戴化學安全防護眼鏡。

身體防護:穿橡膠耐酸堿服。

手防護:戴橡膠耐酸堿手套。

環(huán)境危害:通常對水體是稍微有害的，不要將未稀釋產品接觸地下水，水道或污水系統(tǒng)。

其他防護:工作現場禁止吸煙、進食和飲水。工作完畢，淋浴更衣。單獨存放被毒物污染的衣服，洗后備用。保持良好的衛(wèi)生習慣。

主要成分:純品

外觀與性狀:黃色或紅褐色無定形粉末或顆粒狀固體。

pH(10g/L水溶液): 2-3

熔點(℃):190(253kPa)

沸點(℃):無資料

相對密度(水=1):2.44

相對蒸氣密度(空氣=1):無資料

飽和蒸氣壓(kPa):0.13(100℃)

燃燒熱(kJ/mol):無意義

臨界溫度(℃):無資料

臨界壓力(MPa):無資料

辛醇/水分配系數的對數值:無資料

閃點(℃):無意義

引燃溫度(℃):無意義

爆炸上限%(V/V):無意義

爆炸下限%(V/V):無意義

溶解性:易溶于水、醇、氯仿、四氯化碳，微溶于苯。

主要用途:新型、優(yōu)質、高效鐵鹽類無機高分子絮凝劑，主要用于凈水效果優(yōu)良，水質好，不含鋁、氯及重金屬離子等有害物質，亦無鐵離子的水向轉移，無毒，無害，安全可靠, 除濁、脫色、脫油、脫水、除菌、除臭、除藻、去除水中COD、BOD及重金屬離子等功效顯著等。也用于工業(yè)廢水處理，如印染廢水等，在鑄造、造紙、醫(yī)藥、制革等方面也有廣泛應用。

穩(wěn)定性:比較穩(wěn)定

禁配物:易燃或可燃物、堿類、水、醇類。

避免接觸的條件:潮濕空氣。

聚合危害:無危物

急性毒性:

LD50:3730 mg/kg(大鼠經口)

LC50:QYSEM-0810

廢棄處置方法:根據國家和地方有關法規(guī)的要求處置。或與廠商或制造商聯(lián)系，確定處置方法。

危險貨物編號:81045

UN編號:1726

包裝標志:防雨、防潮

包裝類別:O52

包裝方法:25kg、50kg裝，內襯聚乙烯袋的塑料編織袋

運輸注意事項:

鐵路運輸時應嚴格按照鐵道部《危險貨物運輸規(guī)則》中的危險貨物配裝表進行配裝。起運時包裝要完整，裝載應穩(wěn)妥。運輸過程中要確保容器不泄漏、不倒塌、不墜落、不損壞。嚴禁與易燃物或可燃物、堿類、醇類、食用化學品等混裝混運。運輸時運輸車輛應配備泄漏應急處理設備。運輸途中應防曝曬、雨淋，防高溫。

化學危險物品安全管理條例 (1987年2月17日國務院發(fā)布)，化學危險物品安全管理條例實施細則 (化勞發(fā)[1992] 677號)，工作場所安全使用化學品規(guī)定 ([1996]勞部發(fā)423號)等法規(guī)，針對化學危險品的安全使用、生產、儲存、運輸、裝卸等方面均作了相應規(guī)定。

高純聚鐵(固體) 外觀為淡黃色粉末粒徑在100-200目之間;高純聚鐵(液體)為深紅色或棕黃色液體;11%(含量)的水溶液呈紅棕色溶液，具有吸濕性。

高純聚鐵是一種新型無機高分子絮凝劑。其分子式為:【Fe2(OH)n(SO 3 -- n/2)】m,0.5<n<1,m=f(n)。其水解后可產生多種高價多核絡合離子如【Fe2(OH)4】2+，【Fe3(OH)6】3+，【Fe8(OH)20】4+，少量氧化劑等。