聚合硫酸铁的除味研究

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【摘要】直接氧化法生产的聚合硫酸铁在喷雾干燥及溶解过程中，会产生强烈的刺激性气味。至今为止，仍未得到有关这一问题解决方法的文章或报导。笔者通过多年来的实践工作，并结合过氧化氢氧化法生产聚合硫酸铁的生产工艺，总结出以过氧化氢代替一部分氯酸钠来生产聚合硫酸铁的生产方法，从而可以去除聚合硫酸铁在喷雾干燥及溶解过程中所产生的刺激性气味。

【关键词】聚合硫酸铁；过氧化氢；氯酸钠；除味

一、概述

聚合硫酸铁的生产方法很多，可分为催化氧化法和直接氧化法。催化氧化法即在催化剂作用下，利用空气将亚铁离子氧化成铁离子，再经水解、聚合反应生产聚合硫酸铁的方法。直接氧化法即采用强氧化剂将亚铁离子直接氧化为铁离子，同样经过水解、聚合反应生成聚合硫酸铁的方法。唐山开滦清源水处理有限责任公司于建厂初期采用催化氧化法生产液体聚合硫酸铁，总体经验是产量低、开关设备频繁、原料及产物均危险，生产仅够本厂使用，后引进天津化工研究院直接氧化法生产液体聚合硫酸铁，为固体聚合硫酸铁的生产奠定了基础。然而，在固体产品除味方面的问题一直没有得到解决。

二、固体产品刺激性气味产生的原因分析

（1）刺激性气味的产生及影响。刺激性气味的产生主要有两种，一种情况是在固体聚合硫酸铁喷雾干燥阶段产生的，此种情况下厂房内都有刺激性气味；另一种情况是在固体产品溶解中产生的刺激性气味，此种情况下气味及其强烈，操作人员有时甚至无法继续工作，须带防毒面具才能继续工作。（2）刺激性气味类型及产生原因分析。该气味刺激性强烈，和氯化氢等气味相似，挥发较快，工作人员判断应是氯系化合物的混合气体。该混合气体是在液体聚合硫酸铁的生产过程中残留的氧化剂氯酸钠经加热等条件下产生的。所以控制的关键在于液体聚合硫酸铁的生产过程控制。

三、液体聚合硫酸铁的生产过程分析及除味方法

第一，生产原理。液体聚合硫酸铁的生产主要经历氧化、水解和聚合三个阶段，并伴随其它副反应，氧化阶段反应式为：6FeSO4+NaClO3+3H2SO4＝3Fe2（SO4）3+NaCl+3H2O…（1），水解阶段反应式为：Fe2（SO4）3+ nH2O＝Fe2（OH）n（SO4）3-n/2+0.5nH2SO4…（2），聚合阶段反应式为：m[Fe2（OH）n（SO4）3-n/2]＝[Fe2（OH）n（SO4）3-n/2]m…（3），三个阶段的反应同时存在于反应釜中，通过对反应条件的控制使有利于这三个反应的副反应得到加强，不利于这三个反应的副反应得到抑制，从而是总反应朝着我们预期的方向进行，即6FeSO4+NaClO3+3（1-0.5n）H2SO4+3（n-1）H2O＝NaCl+3Fe2（OH）n（SO4）3-n/2…（4）。第二，液体聚合硫酸铁的除味方法分析。通过上述的研究得知，气味主要是氧化剂反应不完全造成的，即（1）式中氯酸钠的残留造成的。为了减少刺激性气味的产生，必须控制反应式（1）的反应过程，减少氧化剂的投加量势必会导致硫酸亚铁氧化不完全、反应不彻底等问题。综上所述，得出的结论是更换氧化剂。过氧化氢氧化剂。采用过氧化氢作为氧化剂生产聚合硫酸铁的方法，原理见反应式2FeSO4+H2O2+（1-n/2）H2SO4＝Fe2（OH）n（SO4）3 - n/2+（2-n）H2O……（5）得到红棕色透明液体，密度为1.45g/cm3，全铁含量为11.48%，盐基度为12.59%，pH（1%水溶液）2.0，质量达标GB14591-1993。说明过氧化氢做氧化剂生产聚合硫酸铁是可行的。但是在核算成本时发现以过氧化氢为氧化剂的生产成本过高，根本无法适应大批量的生产。鉴于以上条件得出，最佳的方案应该是发挥过氧化氢效果的同时，使用适量氯酸钠以降低成本，从而得到了氯酸钠和过氧化氢复合使用的方案。复合氧化剂。使用方法是将定量硫酸亚铁加入反应釜中，并加水搅拌使其充分溶解，加浓硫酸，然后滴加氯酸钠，加入氯酸钠后10分钟，检验熟化度，符合标准后再加入过氧化氢，继续搅拌，待反应完全后可出料，大约需要5个小时。过氧化氢和氯酸钠不同投加比例时，所得到产品的成本及达标情况。其中，过氧化氢为质量分数27%的溶液，氯酸钠为质量分数50%溶液。按不同比例加药得到的液体聚合硫酸铁产品均能达标，只是成本高低不同。由此确定聚合硫酸铁生产方案中氧化剂的投加比例是20%的过氧化氢（27%）和80%的氯酸钠（50%溶液）。

根据以上叙述，在直接氧化法生产聚合硫酸铁工艺中，采用过氧化氢代替一部分氯酸钠的方法确实可行。该方法不仅解决了聚合硫酸铁生产过程中的实际问题，同时也为其开创氧化剂复配使用的新的领域。该方法的关键在于控制好加药比例，通过调整加药比例可以保证除味的同时尽可能的节约成本。聚合硫酸铁以其优良的水处理性能得到了大家的认可与推广。在其生产工艺不断发展，产品质量不断提高的今天，聚合硫酸铁的生产和应用技术仍具有很多值得我们去挖掘与研究的地方。

参考文献

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