净水处理剂-粉末聚铁（一）

1、理化性能

聚铁（PFS),全称聚合硫酸铁（basicferricsulfate),又名羟基硫酸铁，是一种由铁盐预制成的中间水解产物，聚铁是一种碱式的、以羟基为架桥的配合物，属于水溶性无机高分子物质。PFS易溶于水，水溶液呈红葡萄色，在25°C时每100g水中能溶解40g。

液体产品为红揭色或深红色黏稠液，固体产品为淡黄色或灰黄色树脂。

2、工艺技术

2.1钛白副产法

钛白（学名二氧化钛）国内实际产量接近7万吨/年。钛白粉厂绝大部分都采用硫酸法工艺，全国钛白粉厂每年至少产生200吨以上的副产物七水硫酸亚铁，除少量用做净水剂、肥料和饲料添加剂外，绝大部分被当作废品处理或长期堆放，任其流失，这既浪费资源，又污染环境。因此，用钛白粉副产物七水硫酸亚铁来合成用途广泛的絮凝剂，其意义深远。

在工业生产中，聚合硫酸铁常常是在催化剂作用下用空气或氧气氧化硫酸亚铁，在实验室则常常采用强氧化剂过氧化氢作为氧化剂来直接氧化硫酸亚铁，再经水解、聚合可制成一定碱化度的聚合硫酸铁。

以化工厂钛白副产物七水硫酸亚铁为原料，用过氧化氢做氧化剂，合成絮凝剂聚合硫酸铁。在使硫酸亚铁与过氧化氢的摩尔比达到1:0.6时，硫酸亚铁可完全被氧化；硫酸亚铁与浓硫酸的摩尔比为1:0.4时，制取的聚合硫酸铁可获得较高的碱化度。

操作例如下：

取一定量的硫酸亚铁，加蒸馏水溶解，根据硫酸亚铁的量加入98%的浓硫酸和30%的过氧化氨，反应约0.5h,即得红棕色黏稠状产品。硫酸亚铁与过氧化氢的摩尔比为1:0.6,硫酸亚铁：浓硫酸的摩尔比为1:0.4。

聚合硫酸铁对浊水有较高的除浊率，与阳离子高凝剂配合使用，可达到相同的除浊效果，且投药量显著减少。

2.2用硫酸和硝酸的混酸氧化工艺

以废铁屑为原料制备聚合硫酸铁的过程，主要包括溶解、氧化、水解和聚合四种反应，且后三种反应可同步进行。

方法1：以硫酸亚铁为原料，取工业绿巩（FeS04.7H20)410.4g,加入含工业硫酸（d=8440mL、工业硝酸（d=1.42)40mL,蒸馏水200mL的反应瓶中，混合反应物迅速升温至60°C,以100rpm的速度揽拌，加热使温度保持在90°C左右，使氧化、水解和聚合反应进行半小时，同时从反应瓶一处鼓入空气，使反应中产生的NO氧化成NO2,送入吸收塔用水吸收并生成硝酸（循环使用），生成的产品为深褐色油状PFS,Fe2+氧化率为100%。该工艺的优点在于氧化聚合反应时间短，硝酸可循环使用，避免了环境污染，反应在常压下进行，充分利用溶解热和反应热，降低了能耗。该产品不但用于污水处理，亦可用于饮用水净化。

方法2：此工艺可以直接用铁矿石为原料，如菱铁矿（含铁20%-30%,3-7cm的小块）3000kg,混酸0.4m3。在18-40°C下反应24小时制成PFS。

此反应可在常温常压下完成。所用矿石既能提供铁元素，又能起盐基度调节作用，适用铁矿石产地，生产无需专用反应釜，在一般反应池内可进行。设备投资省，操作简单，无论单位和个人均可进行生产。

2.3热空气氧化

方法1：把FeS04.7H20投入一个流化床中，用74°C空气向上通入流化床，直到物料能自由流动为止，此时物料的温度为37°C左右。再通入115-120°C空气，使物料的温度达到40-45°C,使结晶水减少到5.2-5.8个。再把空气的温度提高到170°C,使物料流化到60°C,得到3.8-5.2个结晶水和部分二结晶水的物料。最后用250-300°C空气流化使物料的温度达到240-250°C,使85%-90%的Fe2+氧化成Fe3+,物料转变成碱式硫酸铁。用热空气把物料流化到135-180°C,加入所需量的H2S04(浓度96%)进行聚合得到聚合硫酸铁。

方法2：把FeS04.7H20在120-130°C的转炉中加热40-120min,同时通入氧气，按控制的用量加入60%浓度的硫酸得到聚合硫酸铁，或者是在电加热的转炉中把100kgFeS04.7H20和20kgFe混合物加热到280°C,并以10m3/h的速率吹入280°C的热空气，在2h后得到最终产物。

方法3：取一定量的FeS04.7H20于—烧杯中，加入适量的水、硫酸，水浴加热至60°C,边揽拌边滴加氧化剂直至完全，然后将温度升高到85°C,恒温一段时间，待溶液中的二价铁离子转化率为99%时，停止加热，冷却至室温后加入一定量NaOH溶液，陈化一段时间即得PFS絮凝剂。