聚合硫酸铁

全日制普通本科生毕业论文

液态硫酸聚铁的制备工艺研究

PREPARE OF POLYMERIGATED IRON SULFATE IN LIQUID

STATE

学生姓名：XXX 学 号：XXXXXX 年级专业及班级：XXXXXXXX 指导老师及职称：XXXX 学 院：XXXX

XXXX

提交日期：2011年06月

目录

摘要: ................................................................ 1 关键词： ............................................................. 1 1 前言 ............................................................... 1 1.1 聚合硫酸铁的性质 ................................................. 1 1.2 聚合硫酸铁的制备 ................................................. 2 1.3 研究开发意义 ..................................................... 6 2 实验部分 ........................................................... 7 2.1 实验材料与仪器 ................................................... 7 2.1.1 实验药品 ....................................................... 7 2.1.2 主要仪器设备 ................................................... 7 2.2 实验方法 ......................................................... 7 2.2.1 液态聚合硫酸铁的制备 ........................................... 7 2.2.2 PH值的测定 .................................................... 8 2.2.3 盐基度测定 ..................................................... 8 2.2.4 二价铁含量的测定 ............................................... 8 2.2.5 密度测定 ....................................................... 8 3 结果与讨论 ......................................................... 8 3.1 工艺条件对盐基度的影响 ........................................... 8 3.1.1 聚合硫酸铁制备原理 ............................................. 8 3.1.2 物料比对聚合硫酸铁盐基度的影响 ................................. 9 3.1.3 温度对聚合硫酸铁盐基度的影响 .................................. 10 3.1.4 酸度对聚合硫酸铁盐基度的影响 .................................. 10 3.1.5 氧化剂加入速度对聚合硫酸铁盐基度的影响 ........................ 11

3.1.6 氧化剂用量对聚合硫酸铁盐基度的影响 ............................ 11 3.1.7 聚合反应时间对聚合硫酸铁盐基度的影响 .......................... 12 3.1.8 聚合硫酸铁经过熟化后盐基度的变化 .............................. 13 3.1.9 正交试验 ...................................................... 13 3.2.0 正交试验结果分析 .............................................. 14 4 结论 .............................................................. 15 参考文献 ............................................................ 15 致谢 ................................................ 错误！未定义书签。

液态硫酸聚铁的制备工艺研究

学 生：XXXXX

指导老师：XXXXX （XXXXXXXXXX）

摘 要:聚合硫酸铁是一种新型无机高分子絮凝剂，广泛用于各种工业污水的混凝净化

处理。本文采用直接氧化法制备液态硫酸聚铁，考察了氧化剂用量，氧化温度，浓硫酸用量，氧化剂加入速度,反应时间和产品稳定性等因素对聚合硫酸铁合成的影响, 并制备出产品质量稳定,总铁含量和盐基度均符合行业标准和国家标准的产品。

关键词：聚合硫酸铁；盐基度；絮凝性能

Prepare of Polymerigated Iron Sulfate In Liquid State

Student: XXXXXXX TutorXXXXX

(XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX)

Abstract: PFS is a new inorganic polymer flocculant, widely used in various industrial

wastewater by coagulation treatment. Liquid polymeric ferric sulfate prepared by direct oxidation of this article, inspected the amount of antioxidants, oxidation temperature, amount of concentrated sulfuric acid, antioxidants joined the speed, response time and product stability influence factor on the synthesis of polymeric ferric sulfate, preparation and stability of product quality, total iron content and basicity products are in line with industry standards and national standards. Key words: PFS; basicity; flocculation performance

1 前言

1.1 聚合硫酸铁的性质

铁盐和铝盐都是传统无机盐类絮凝剂, 具有相似的水解,聚合行为。对铁盐水解过程的研究表明,铁离子的稳定溶胶也能通过加碱方式制备。日本三上八州家等研究开发了聚合硫酸铁(PFS),于1974年申请了首个专利,20世纪80年代在

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水处理中得到广泛应用,取得了良好的效果。PFS是在硫酸铁分子族的网状结构中插入羟基后形成的一种无机高分子絮凝剂,可有效去除水中的悬浮物、有机物、硫化物、亚硝酸盐、胶体及金属离子。PFS具有除臭、破乳及污泥脱水等功能,对浮游微生物也有较好的去除作用。PFS处理含油污水的效果远比硫酸亚铁显著, 且对金属设备的腐蚀性较小,但产生的污泥量较多、出水带色。

聚合硫酸铁(PFS)也称碱式硫酸铁或羟基硫酸铁，其分子式一般可表示为[Fe2(OH)n(S04)3- n／2]m[2]。它是硫酸铁在水解一絮凝过程中的一个中间产物。液体聚合硫酸铁本身含有大量的聚合阳离子，如[Fe3(0H)4]5+、[Fe6(OH)12]6+、[Fe4(OH)4]6+,其在水溶液中存在着[Fe(H20)6]3+、[Fe2(H20)3]3+、[Fe(H20)2]3+等。聚合硫酸铁作为一种新型无机高分子絮凝剂，聚合硫酸铁同传统的无机盐类混凝剂相比，有以下优点：

(1)絮粒(絮凝体)形成速度快，颗粒密实，比重大，沉降速度快。 (2)对于各种废水中的CoD、BoD、色度及重金属均有良好的去除效果。 (3)絮粒(絮凝体)同微生物的结合能力强，因而对浮游生物等微生物有良好的去除效果。

(4)在应用过程中,原水水温及pH值适应范围较广。 (5)能降低出水中亚硝氮及铁的含量。

因具有优越的净水性能倍受水处理界的青睐，已广泛应用于各种工业废水和城市污水处理。相比传统的铝系絮凝剂而言，PFS 在反应过程中无离子水相转移和残留积累，使用更方便、价格更便宜、用量更省。但现在工业上催化氧化生产PFS,由于技术落后、设备简陋,污染大。研究表明：优化制备工艺条件,并且研究出一种成本低廉的聚合硫酸铁生产工艺有广泛的应用前景[3] 。

[1]

1.2 聚合硫酸铁的制备

聚合硫酸铁的制备主要有直接氧化法法和催化氧化法[4]。大多数PFS的制备采用直接氧化法，此法工艺路线较简单，用于工业生产可以减少设备投资和生产环节，降低设备成本，但这种生产工艺必须依赖于氧化剂，如：H2O2、KClO3、HNO3等无机氧化剂。催化氧化法一般是选用一种催化剂，利用氧气或空气氧化制备聚合硫酸铁。以下是制备聚合硫酸铁的具体操作方法[5,6,7,8,9]:

（1）双氧水氧化法：双氧水(H2O2)在酸性环境中是一种强氧化剂,可以将亚铁氧化成三价铁从而制得聚合硫酸铁:

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

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