牡丹江聚合硫酸铁-聚合硫酸铁含量-宇泰环保(***)

        浮游藻类微生物属于微生物中的一种，它本身对水体没有危害作用，相反，还可对水中的有机物、氮、色素等具有转换去除作用。而聚合硫酸铁作为混凝剂在污水处理中主要作为混凝剂、除磷剂、脱色剂等使用。

为什么需要去除浮游微生物

       浮游生物微生物在可进行污水生化净化处理，能有效地去除废水中大部分有机物、氨氮等，一般来说，去除废水中的COD是利用微生物的群体进行的，也就是挂膜，采用生物膜的方法进行处理。而浮游微生物是不附着于生物膜，以自由形式游离于废水中的，这种微生物本身不具备危害，还对废水中的有机物、氮、磷等具有转换、消化的去除作用。

污水浊度的原因

      但是，由于这些浮游微生物会在水流的作用下流出生物池，部分COD、氮、磷在微生物体内随着流出生化池，使出水口的COD检测升高，比如，我们常见的污水浊度通常就是由水中的泥沙，粘土，无机物与有机物与大量的浮游生物与微生物悬浮物质所开成的。如果水中的环境发生改变，还可能会造成微生物释放出体内的COD、氮、磷的现象。

聚合硫酸铁如何去除浮游微生物

       为了避免浮游微生物所造成的影响，可采用聚合硫酸铁进行混凝处理，聚合硫酸铁属于高分子无机絮凝剂中的典型铁盐系列，其高分子结构具有架桥、网捕、吸附、电中和作用。它所生成的絮凝体大且密实能够与微生物结合，从而达到强力去除浮游微生物的效果。

         聚合硫酸铁（PFS）是一种新型***的无机高分子絮凝剂，广泛用于水的处理。现用一定质量的铁的氧化物（如下图）为原料来制取聚合硫酸铁，为控制水解时Fe3+的浓度，防止生成氢氧化铁沉淀，原料中的Fe3+必须先还原为Fe2+。实验步骤如下：

     （1）实验室用18.4 mol·L-1的H?SO?量取65.2mL来配制250mL4.8 mol·L-1的硫酸溶液，所用的仪器除烧杯、玻璃棒和移液管外，还需要的玻璃仪器胶头滴管。

    （2）步骤II取样分析溶液中的Fe2+、Fe3+的含量，目的是确定下一步还原所需铁的量。

    （3）①写出步骤Ⅳ中用NaClO3氧化时的离子方程式6Fe2+ + ClO3－ + 6H+ = 6Fe3+ + Cl－ + 3H2O（提示：ClO3－转化为Cl－）；

      ②已知1mol HNO3的价格为0.16元，1mol NaClO3的价格为0.45元，评价用HNO3代替NaClO3作为氧化剂的利弊，利是原料成本较低，弊是产生气体对大气有污染。

     （4）为了分析产品聚合硫酸铁溶液中SO42－与Fe3+ 物质的量之比，有人设计了以下操作。

     （a）取25mL聚合硫酸铁溶液，加入足量的BaCl2溶液，产生白色沉淀，白色沉淀经过过滤、洗涤、干燥后，称重，其质量为mg。

    （b）另取25mL聚合硫酸铁溶液，加入足量铜粉，牡丹江聚合硫酸铁，充分反应后过滤、洗涤，将滤液和洗液合并配成250mL溶液，取该溶液25.00mL，用KMnO4酸性溶液滴定，到达终点时用去0.1000 mol/L KMnO4标准溶液VmL。离子方程式为：5Fe2+ + MnO4－+ 8H+ = 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O

      ①判断（a）步骤溶液中SO42－离子已沉淀完全的方法是取上层清夜，滴加BaCl2溶液，若无沉淀产生，则溶液中SO42-已沉淀完全；  

      ②在（b）步骤中判断达到终点的现象是溶液由浅蓝色变为浅紫红色，且半分钟内不变色.

       聚合硫酸铁的制备主要有直接氧化法和催化氧化法。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：

聚合硫酸铁液体特性

（1）H2O2氧化法：(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

制备过程中，聚合硫酸铁液体，按照生产量和所需要的盐基度，在反应釜中加入绿矾、水和硫酸混合，当温度升高到30~45℃时，在搅拌过程中，通过加料管在釜底缓慢加入H2O2。H2O2很快将亚铁氧化成三价铁，取样分析待亚铁浓度降至规定浓度时，停止反应。

利用本法生产聚合硫酸铁，具有设备简单、生产周期短、反应不用催化剂、产品不含杂质、稳定性高等特点。但反应过程中， 在无催化剂时H2O2的分解会形成氧气的放出导致起不到氧化作用。要减少O2的产生，需要控制H2O2的投加速度，此制备工艺为间歇式操作，影响生产效率。H2O2成本比较高，它增加了聚合硫酸铁的生产成本，不利于工业化生产。

    （2）KClO(钠)氧化法：KClO是广泛应用于火柴工业的强氧化剂，同样可以将亚铁氧化成三价铁:6FeSO4 + KClO3 + 3(1-n/2)H2SO4 —→ 3[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]+ 3(1-n)H2O + KCl

制备时，将硫酸、绿矾和水按比例加入反应釜中，在常温或稍微高温下，搅拌中加入KClO，检验亚铁离子减少到规定浓度即可结束。

该法生产工艺简单，设备投资少，产品稳定性好，反应***，无空气污染。产品中含有氯酸盐，可兼作混凝与杀菌剂。但制品中残留有较高的氯离子和氯酸根离子，不宜于饮用水处理。同时，由于KClO价格昂贵，产品成本高。

    （3）NaClO氧化法：NaClO属于碱性氧化剂，聚合硫酸铁应用，其氧化还原电位较高，理论上能将亚铁氧化成三价铁:2NaClO + 2H2SO4—→K2SO4+ 2H2O + Cl2

生产的Cl?仍为氧化剂，可以将亚铁氧化成三价铁。但Cl?会有少量以气体形式逸出而浪费掉，不能充分利用。同时也会造成环境污染，增加后处理工序。NaClO是碱性氧化剂，制备聚合硫酸铁时，聚合硫酸铁含量，为了降低pH值， H2SO4的用量较高。用该法制备的聚合硫酸铁稳定性差，不宜长期保存。

    （4）HNO3氧化法：HNO3为中强氧化剂，与亚铁反应如下:FeSO4 +HNO3 —→ Fe(OH)SO4+ NO2反应生成的NO2又可以起到氧化作用，因而HNO3的氧化***。

该法是以工业绿矾为原料，采用工业硫酸氧化后以工业浓HNO3氧化。FeSO4:HNO3为1:(0.20~0.30):(0.10~0.32)，加入水量小于以上三者总量的20%，于0.1~0.2MPa下，搅拌中通入充足的空气或氧气，于50~70℃氧化，102~103℃水解聚合而成。反映周期控制在30~60min以内。

用HNO3氧化时，成本比较低，反应周期短。所得产品浓度高，易于制成固体产品。若选用工业一级品原料，所得产品可用于饮用水处理。但反应中生成的NO2，会造成环境污染，需增加专门吸收装置予以处理。

综上所述，直接氧化法虽然工艺简单，操作简便，但存在氧化剂用量大，成本高，氧化剂引入的离子需分离出去，反应中产生的有害气体需专门设备吸收处理等问题，因而难于在工业化生产中普及和应用。但实验研究中需要少量的聚合硫酸铁时采用此类方法制备简单易行。

（5）催化氧化法:聚合硫酸铁在工业生产中多采用催化氧化法。

即以绿矾及硫酸为原料，借助催化剂(NaNO2)的作用，利用氧化剂使绿矾在酸性介质中被氧化成三价铁离子。然后用NaOH中和，调整碱化度进行水解，聚合反应制得聚合硫酸铁。