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聚合硫酸鐵是一種大有前途的無機高分子絮凝劑, 其生產成本不及堿式氯化鋁的一半,而其絮凝效果卻比堿式氯化鋁更加優(yōu)越,經(jīng)濟效益十分顯著。雖然當前我國各大自來水廠還都選用堿式氯化鋁作為凈水劑,但是可以預料,不久的將來聚合硫酸鐵必將取代堿式氯化鋁,在水的凈化方面發(fā)揮更重要的作用。這是因為國際上已經(jīng)普遍限制鋁系絮凝劑的作用(據(jù)稱鋁對人體健康有害),而且聚合硫酸鐵的性能優(yōu)越、價格低廉、無毒無害、生產原料來源廣泛、生產過程溫和、易于控制、可利用酸洗廢液及鈦白粉生產廢料等為原料生產,總之用聚合硫酸鐵作為凈水劑所產生的社會效益是不可估量的。

聚合硫酸鐵的生產方法主要可分為三類,即直接氧化法、轉換氧化法和催化氧化法。雖然這些方法從動力學的角度來考察都是可行的,但從經(jīng)濟角度來考察卻不一定合算。以較低的成本、較快的速度和較少的污染,生產出較高品質的產品,使較終的綜合效果較佳,這才是科研和生產的較終目標。

采用直接氧化法或轉換氧化法生產聚合硫酸鐵,都需要消耗大量的氧化劑及過量的酸或堿,生產成本過高,產品質量(主要包括鹽基度和總鐵含量)差,加之生產過程中由氧化劑等引進的金屬鹽等殘留物的分離費用較高,不分離又將影響產品的質量,所以難以工業(yè)化生產 。目前,國內外生產聚合硫酸鐵普遍采用催化氧化法,并且毫無例外地都選用NaNO2或HNO3等作為催化劑。 催化氧化法雖然簡單易行,但氧化時間過長(如以1.5%NaNO2為催化劑,反應時間長達17h)設備 效率低,而且氧化過程常常放出大量氮的氧 化物,污染了環(huán)境。另外,以往生產聚合硫酸鐵的各種方法對酸度都存在很大的依賴性(酸的投加量必須很大才能保證較終的產品混合物中不出現(xiàn)氫氧化鐵沉淀,而酸的投加量增大必然降低產物聚合硫酸鐵的鹽基度),致使產品的鹽基度受到很大的制約。為了克服這些矛盾和困難,

在廣州市科委的資助下,作者在對聚合硫酸鐵的生成機理進行了認真的分析之后,通過大量的基礎實驗,終于配制出一種改性劑CP—2,并發(fā)明了一種全新的聚合硫酸鐵的生產方法和生產工藝。按照這種生產新技術,只需向反應系統(tǒng)添加很少量的改性劑,就可以顯著地提高反應速度,反應可在1h內結束,并在保證較終混和物中不出現(xiàn)氫氧化鐵沉淀的前提下減少硫酸用量,使聚合硫酸鐵的鹽基度達到了20%以上。該過程反應溫和,改性劑為普通的化工原料,價格低、用量少,生產成本比以往介紹的各種生產方法都更低,且基本消除了尾氣的污染。很多文獻認為,聚合硫酸鐵的鹽基度不能太高,鹽基度越高,產品越不穩(wěn)定。我們采用該種新技術生產的聚合硫酸鐵,鹽基度高達20.68%,產品靜置了一年多而沒有明顯變化,可見我們配制的改性劑CP—2還大大地增強了產品的穩(wěn)定性。

與傳統(tǒng)工藝比較,采用該工藝制作聚合硫酸鐵,不僅產品質量(鹽基度、總鐵含量、亞鐵含量大大提高,反應速度加快,生產成本降低,而且使設備效率提高了40%以上。如果通過該工藝來生產固體聚合硫酸鐵,更可節(jié)省能耗45%以上。