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聚合硫酸鐵制備原理
制備聚合硫酸鐵的含鐵原料較為廣泛,制備方法多種多樣,可以廢硫酸和鐵屑為原料進行生產,其中以硫酸亞鐵為原料的聚合硫酸鐵不含重金屬離子,可用于飲用水處理,其反應方程式如下:
氧化6FeSO4+KClO3+3H2SO4—→3Fe2(SO4)3+KCl+3H2O
水解Fe2(SO4)3+nH2O—→Fe2(OH)n(SO4)3-n/2+n/2H2SO4
聚合mFe2(OH)n(SO4)3-n/2—→[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m
聚合硫酸鐵的性能取決于總鐵質量分數和鹽基度,尤其是鹽基度。鹽基度越高,說明聚合度越大,混凝性能越好。制備時加硫酸有利于氧化反應的進行,可使Fe2+轉化完全。溶液中的SO42-和HSO4-形成緩沖體系能保持溶液pH值的相對穩定,SO42-向HSO4-轉化也會促進Fe3+的水解。硫酸用量對產品的鹽基度和總鐵質量分數有很大影響,隨著硫酸用量的增加,Fe2(SO4)3的生成速率增加,有利于單體Fe2(OH)n(SO4)3-n/2的生成,提高了聚合反應速率,鐵結合的羥基數增加,鹽基度也隨之增大。但當硫酸用量增加到一定程度時,也會抑制水解反應的發生,不利于聚合反應,甚至使聚合硫酸鐵發生分解,鹽基度下降。氧化反應是不可逆過程,反應速度較快,而水解和聚合反應均為可逆過程。當氧化劑用量少時,Fe2(SO4)3生成量少,不利于Fe2(OH)n(SO4)3-n/2的單體生成,因而鹽基度小。
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