一、产品名称：聚合硫酸铁

二、产品性能及用途

本产品是一种新型高效无机高分子絮凝剂，液体为红褐色粘稠透明状，固体为淡黄色无定型粉末状。聚合硫酸铁中存在有 [Fe2(OH)4]2+、 [Fe(H2O)6]3+和[Fe8(OH)20]4+等高价和多核络离子，因此，具有快速混溶、中和电荷、水解架桥、混凝沉淀等作用，广泛用于原水、饮用水、自来水、工业用水、工业废水及城市污水的处理。其特点是投药量少，适应能力强，絮凝速度快、矾花大、沉降快，并兼有脱色、除菌、除放射性元素、除重金属离子和降低COD、BOD之功能。此外，制造工艺简单、生产成本低、售价便宜，在水处理剂市场上有一定的竞争能力。

四、聚合硫酸铁净化作用原理

聚合硫酸铁是一种高分子络合体，其化学分子结构为[Fe2(OH)n (SO4)3-n/2]m(m=f (n))，其中n<2,m>10, 由于其化学分子中含有多核羟基络合离子结构，以Fe3+的水合络离子如[Fe2(OH)4]2+、[Fe2(OH)2]4+等形态存在于水中，形成疏水性氢氧化物聚合体，在混凝过程中发生羟基桥联聚合反应， 而生成多羟基络合物。通过吸附、架桥、交联等作用，促进水中胶体微粒聚集而发生絮凝，同时在Fe3+作用下，胶体微粒彼此间又发生物理化学变化，中和悬浮物表面电荷，压缩胶体双电层，从而破坏胶体的稳定性，使胶体微粒急剧碰撞而凝聚成絮体，加之其表面积大，为200～1000m2／g，有很强的吸附能力，能强力去除水中胶体和各种悬浮物，因此用它来净化生活饮用水、处理工业污水及高浓度有机废水，显示出高效、优质、价廉、安全无毒的特点，是当今较为理想的新型净水剂。

五、聚合硫酸铁的制备方法

聚合硫酸铁的制备主要有直接氧化法法和催化氧化法。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：

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

制备过程中,按照生产量和所需要的盐基度,在反应釜中加入硫酸亚铁、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, 有H2O2在分解时形成O2气放出在无催化剂时,起不到氧化作用。要减少O2的产生,需要控制H2O2的投加速度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。

氯酸钾(钠)氧化法：

氯酸钾是广泛应用于炸药和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、硫酸亚铁和水按比例加入反应釜中,在常温或稍微高温度下,搅拌中加入氯酸钾。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,反应效率高,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,由于氯酸钾价格昂贵,产品成本高。

次氯酸钠氧化法：

次氯酸钠属于碱性氧化剂,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

生产的氯气仍为氧化剂,可以将亚铁氧化成三价铁。但氯气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,曾加后处理工序。次氯酸钠是碱性氧化剂,制备聚合硫酸铁时,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。

硝酸氧化法：

硝酸为中强氧化剂,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的氧化效率高。

该法是以工业硫酸亚铁为原料,采用工业硫酸氧化后以工业浓硝酸氧化。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。反应周期控制在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。

催化氧化法:

聚合硫酸铁在工业生产中多采用催化氧化法。

即以硫酸亚铁及硫酸为原料,借助催化剂(NaNO2)的作用,利用氧化剂使硫酸亚铁在酸性介质中被氧化成三价铁离子。然后用氢氧化钠中和,调整碱化度进行水解,聚合反应制得聚合硫酸铁。

六、使用方法

1、液体可直接投加，也可配成10%-30%的水溶液；固体配成5%-20%的水溶液。使用时，应先根据处理水量，原水性质、浊度和加药方式及水处理工艺等配制相应浓度的水溶液。配制浓度不应低于5%，并且不宜贮存时间过长，较 好在24小时内用完。

2、处理饮用水时，一般液体投加量为5-30g/m³，固体投加量为1-15g/m³。 处理生活污水和工业废水时，一般液体投加量为20-100g/m³，固体投加量为10-50g/m³。具体的投加量应根据进水的COD、pH、SS等指标，通过烧杯试验和生 产试验来决定。

七、应用实例

1、给水净化处理

当源水浊度为40～400mg/L，投加含Fe3+为4%的聚合硫酸铁为50～60mg/L时，其净化效果见表14-25 用聚合硫酸铁代替原用的固体碱式氯化铝，对低温低浊或高温高浊的长江水净化后，其水质满足工业用水水质要求，经过滤、氯消毒后，符合国家生活饮用水卫生标准。

在电厂的给水净化处理中，使用PFS取代硫酸亚铁，可使硬度去除率由39.95%提高到 53.36%，COD去除率由41.89%提高 到55.64%，2min沉降比由27降到9.0，出水浊度由43降到13，软化水耗盐量由208g/t降低到140.79g/t。

2、废(污)水处理

在小高炉的煤气洗涤水处理中，聚合硫酸铁的投药量为200mg/L时，出水SS由 194.5mg/L降低到6mg/L，透明度由64.6% 提高到95.1%。

焦化厂化肥车间排水，经聚合硫酸铁混凝沉淀后，出水COD降到400mg/L以下，油在 10mg/L以下，氰化物在40mg/L以下 。

合成洗涤剂生产厂的排水一般含COD300mg/L，pH=5～9，LAS=25～60mg/L，采用聚合硫酸铁作混凝剂，经中和处理后， 出水COD可降低到100mg/L以下，pH=7左右，达到《污水综合排放标准》。

将聚合硫酸铁用于造纸废水混凝气浮处理上，出水无色透明，COD由635.16mg/L降到17.18mg/L，SS由1149mg/L降低到 3.6mg/L，可保证重复使用。

在宾馆的水处理中，采用聚合硫酸铁进行中水处理，出水经过滤，消毒后，无色无臭，pH =7.5～8.3，SS=0mg/L， COD=42.75mg/L，BOD5＝33mg/L，LAS=1.7mg/L，大肠菌群小于3个/mL，细菌总数1个/mL，完全满足中水水质要求。

3、泥渣脱水处理

炼油厂采用聚合硫酸铁和有机高分子絮凝剂对活性污泥进行化学调质后，用带式压滤机脱水，使滤饼含水率由90.7%降 低到74.7%，污泥回收率达到98.8%。

八、包装及贮存

液体用聚乙烯塑料桶盛装，固体用内塑外编双层包装，每袋净重25kg。

产品具有一定的腐蚀性、刺激性，应密封贮存在通风干燥处，防止雨淋、高温或暴晒。液体产品保质期为6个月，固体产品保质期为12个月。