无机高分子混凝剂聚合铁研究开发进展

　　专论与综述无机高分子混凝剂聚合铁研究开发进展河南大学化学化工学院河南开封，47501李明玉唐启红张顺利摘要对新型无机高分子混凝剂聚合硫酸铁的制备方法进行了评述。指出了由硫酸亚铁和硫铁矿烧渣等含i，矿，济制，聚l，Mli；i酸铁的优缺点，M前聚合硫ll，铁生产中fJ4外。，聚合铁的盐基度对稳定性和混凝性能的影响进行了阐述。在盐基度为020范围内，聚合铁均有较好的混凝效果，该结果与聚合铝有较大的差别。与铝盐混凝剂相比。聚合铁的使用不会对环境造成次污染，且在某些废水处理中有更好的混凝效果。故今后将有广阔的发展前景。

　　在1972年3等*早对用硫酸亚铁催化氧化法制济奶进行研究4在80代形成工业生产规模和应用。使用，3进行混凝处理，不仅避免了次污染，而且还具有混凝能力强矾花大沉降快适用范围广的特点。似斗生产工艺较复杂成本较高和在水中的残留色度，尽管它己有近30年的发展历史，目前其推广应用范围和市场份额仍与，0+能抗衡。可研允产的新方法和新工艺。开发其他聚合铁浞凝剂新产品，进步简化工艺降低成本提高效果，强产品竞争力，是聚合铁混凝剂发展的必由之路在制备聚合铁混凝剂新方法新艺和开发新产品方画近十多年来人们进行了大量的研宄报道。

　　基金项目河南省科委9890516和教委97610001资助项目。

　　与*初的催化氧化法制备，朽相比，不仅反应时间大为缩短，而且其生产工艺更加先进。另外，在用硫铁矿烧渣等含铁工业固体废弃物为主要原料，制备聚合铁混凝剂的研，方面，也直比较活跃。笔者主要对用硫酸亚铁和含铁矿废渣等为原料生产制备，厂3进行评述；同时对些改进型的聚合铁混凝剂复合型聚铁类混凝剂制备方法混凝性能及储存稳定性等进行阐述。

　　1硫酸亚铁制备，前，生产1竹的主耍方法足以硫酸亚铁为原桃经试化冰解和聚制得闪动力学原风在牧忭条件下铁的试化反应较此故起速中控制步骤的是氧化反应，根据试化方法不同，可将其分为直接氧化和催化氧化。

　　1.1直接氧化法继氧化法是农用试化剂直接将1铁试化为高铁，然后进行水解聚合。该方法采用的氧化剂有过氧化，硝酸次氯酸钠和氯酸钠，试化抓，该方法工艺简单。操作方便。反应时扮。似氧化剂用量大价格高。如当以202为氧化剂时，产品成本约为催化氧化法制备，3的34倍。因此该方法仅能用于实验室制备。另外，在些小净水剂生产厂及自产自用的厂家，也往往采用氯酸钠为闱化剂产聚合铁。

　　1.2催化氧化法催化氧化法般是以亚硝酸钠为催化剂，以空气或闱气为氧化剂，将硫酸1铁催化试化为硫酸铁。

　　再经水解聚合而得。从热力学方面考氧气能够将氧化为在动力上此反应在酸忡条件下非常缓慢。故要引入亚硝酸钠为催化剂加快反应。但早期的催化氧化法制备，3仍需长达17 1勺反应时间，难于在工业上得到应用。为加快反应，人们对催化氧化法的工艺进行了不断的改进，反应时间己能够减少到几个甚至12这在节能降耗上取得了很大的成功，并*终使催化氧化法制备1竹产业化，因有亚硝酸钠参与，在反应过程中有氮氧化物产生，并，部分被排放。这既污染环境。又增加，硝酸钠的消耗为减少染和降耗。人们对1的生产工艺和方法等又进行了深入研究，取得了定控制50广与+浓度的比值在定范围内，并强烈搅拌反应1.521得产品。这既避免了氮氧化物的排放，也缩短了反应时间。当用雾化法制备3时，扑常吒和加热的条件，使氮闱化物和雾化态的硫酸亚铁液滴循环接触。该法大大提高了气液间的接触面积，加快了反应速度。此外采用步法制备奶可以直接制固体产品快违和节能。这些新方法为奶的卞产劈新路，目前，在河南湖南等地的年产13万1固体聚合硫酸铁61竹的厂家，即农用该；7法生产。

　　在奶的卞产过仲因亚铁和闱氧化物的反应属于气液反应，为缩短反应时间，生产中虽可以采用加压强烈搅拌或喷雾等措施，增加气液接触面积加快反应速役。似这增人操作，群蜕璞竿蹲，费用。另外，用亚硝酸钠为催化剂，使得，3产品中含有定量的亚硝酸盐。这会对其在自来水原水处理中的应用产生定影响。而将新型高效无毒催化剂和改咋剂！用于亚铁催化闱化时。避免了亚硝酸盐的影响，同时还进1步加快反应违度和提高了产品的混凝性能。愿这些尚未公开的催化剂和改性剂能够早日在，5的产业化中发挥作用。

　　1.3助催化剂对，化氧化反应的影响在上述催化闱化法生产1以的过程中。氧化反应是速度控制步骤。选择合适的催化氧化剂和助催化剂1.缩短氧化反应，间是人们关注的焦心。

　　系温度酸度对反应速度的影响之外，还对选用助催化剂加快氧化反应进行了研究。结果明，在定糸件选心1作为肋催化剂可减少1狱2用加速亚铁氧化。在此因厂阻止了102的歧化反应州的利用率人而加快了仆铁的化反应。同时反应中产生的碘也促进了氧化反应。

　　总之，的生产。心附2作为催化剂被普遍采用。但因其属致癌物，它在，厂3中的残留，将会付处理水尤其是饮水产尘定的影响同，在生产过程中氮氧化物的排放也造成次污染。为简化工艺降低成本和减少次污染，催化氧化法生产，的发展厅向。应是进步研，和改进生产工艺，研制和开发性能优良高效无毒和廉价易得的催化剂及助催化剂，并使其尽快产业化。2含铁废矿渣制备聚合铁2.1硫铁矿烧渣制备聚合铁在用硫铁矿生产硫酸的过程中，产生大量的废渣即硫铁矿烧渣，个中型的硫酸厂年排放废渣在1020万1.我国硫酸厂家较多，废渣排放量惊人。

　　在综合利用方面，约80的烧渣用于水泥助焙剂。

　　代主要成分是试化铁和少量试化硅等。总铁含景4556，其中价铁可达到总铁含量的96左右。当烧淹被酸溶解后，可直接经水解聚合制备3.这为硫铁矿烧渣的综合利用开劈了另途经。该方法工艺简单，产品成本低。

　　用硫铁矿烧济制。各，的过程。叮以概拈为酸溶氧化水解聚合。当亚铁含量较低时，酸溶后可直接进厅水解和聚合。酸溶过程足生产，5的关键所在，它决定了铁的溶出率反应时间和产品中游离酸的含量。这无不与，5的产业化有关。尽管有关用硫铁矿烧渣研制，5的报道较多，但真正在生产，3的过程中，提高铁的溶出率是关键步骤之。研宄明溶出率与硫酸浓度反应温度和固液比有关。在适宜的实验条件下，烧渣中铁溶出率可达92以上，亚铁占总铁量的3.5以下，溶出液无需氧化即可直接水解聚合制得产品。这不仅避免了氮氧化物的污染，而且进步降低了生产成水。试明，用硫铁矿烧沾卞产聚。铁混凝剂5造纸中段废水油田注水炼油印染再生纸造纸选矿和糖精钠等废水处理时，现出良好的混凝效果。尤其在处理高浓度高悬浮物的黄板纸瓦棱为进步提聚合铁浞凝性能降低成本，节者在述制备巧的工艺基础，采用在酸济和水解聚合过程中分别加入助洛剂和助聚改性剂，这样不仅显著地加快了反应速役，而且所制得的复合改性聚铁，0；18的混凝除浊性能也明以提将机；与1奶相比，在投加量以总铁计相同时，叫卞；处理过的水余浊比用低10 2用其他含铁矿渣制备+S除硫铁矿烧渣外，菱铁矿铁泥平转炉尘天然铁沙等含铁矿废渣也能用于制备，31215.

　　平炉尘被碱溶除杂后，铁氧化物的含量大于99.5.

　　经酸溶水解和聚合，4制得优级，其不含打害离子，适用于饮用水原水处理。另外，天然铁沙作为大别山区的种矿产资源，储量极为丰富。其全铁含量为59.6，价铁的含量为41.经酸浸氧化水解聚合，可制得高浓度的，3.天然铁沙储量大铁含量，将其作为，8的原料，有很好的发展前景。

　　当然。利用含铁矿废渣生产聚合铁时，还应当进步研宄提高铁的溶出率，减少余渣的排放量。

　　此外，溶出液中势必会有定量的游离酸存在，这样在进行水解聚合时会，加附料的消耗量等，再皆，若矿渣或废渣中含有些有害的重金属，并带入到聚铁产品中，将会影响聚铁在饮用水拟水处可中的使用。这些问都有待于进步研究解决。

　　总之，以含铁废渣制备聚合铁用于处理工业废水是种以废治废。腽废为宝的方法。不仅为处理固体废弃物汗辟了条逍路，减轻或消除其对环境工艺简取经济和社会效益明显。

　　3生化法制备1以黄铁矿煤硫硫化氢为原料，在铁硫细菌的作用吓可用生物催化，化法制得其沿响因素有阳温度搅拌黄铁矿加入量和反应时间等。在定的实验条件下，经生化反应可获得制备，3的中间产物，再经酸化浓缩陈化可得主要成分为，的混凝剂1将冗用于冲灰废水处理时，具有较好的去除33和广的效果。

　　在生化法制备聚合铁过程中，铁硫细菌发挥了重要作用。它们是类奇特的微生物，可从空气中铁和还原态硫分别氧化为高铁和硫酸。利用生化法制济，5是种经济节能的好方法，尤次污染。

　　但要达到产业化规模还有许多工作要做。目前仅处于研究开发的初级阶段。

　　4聚合铁盐基度对稳定性和混凝性能的影响液体1奶1被长期放置，会鸣货色沉淀产生。即具有+稳定性这种不稳定性随着产品盐基度的增大而增大。沉淀的产生降低了产品中薄效铁含量，影响其混凝效果。故这是个必须被考虑和解决的问，似在众多的，文献中。该问很少被述及。

　　笔者的研究明，液体聚合铁的稳定性不仅与其盐基度有关，而且还与溶液中硫酸根浓度有关。

　　在定的范围内，其稳定性随着盐基度和硫酸根浓度的增加而降低即盐基度越高硫酸根浓度越大，产生的黄沉淀物越多越快据此推测该黄色沉淀是种极其复杂变化多端的介质，不同水质废水理化物质不同，因而发挥*佳絮凝效果的条件及絮凝机理有待进步研究。

　　4由于实验设备及条件的限制，对絮凝剂的进步纯化分析未能做深入研究，以上研究内容有助于提高发酵水平和产品得率，从而加快微生物工业化应进利，参考文献许保玫，安鼎年。给水处理理论与设计肘。北京中国建筑工业出版社，1992.

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　　为提高聚合铁的稳定性，可适当降低其盐基度。

　　这并不影响产品的混凝性能。实验明，当用不同盐坫度的，3.凡和其他合改性聚铁处理经预沉的黄河水油田注水炼油废水含硅藻土或高岭土模拟水样时，在盐基度为，20范围内，其混凝效果相当；而在处理造纸废水时，30的去除率却随盐基度的降低而略有升高。这结果与铝盐混凝剂的净水效果随盐基度的升高而，强的结果并不相5结束语聚含铁是种性能优良的混凝剂。硫酸亚铁催化氧化法卞产1己得到推广应用。利用硫铁矿烧渣等矿废渣制备聚合铁是个工艺简单经济节能和无次污染的方法。与催化氧化法相比，它能够降低聚合铁的化产成木，增强产品的争力，很好的推广价值。随着社会的进步和经济的发展以及人们环保意识的增强，节水节能保护环境的呼声渐高，聚合铁在给排水处理中的应用将逐渐扩大，从而进步促进各种聚合铁制备技术的产业化，推动我国环保巾1的发展。

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(完)