聚合硫酸鐵的生產(chǎn)工藝如下：
聚合硫酸鐵的生產(chǎn)方法多種多種 ,但它們都毫不例外地包括了氧化、水解和聚合等反應(yīng)步驟。其反應(yīng)機(jī)理相當(dāng)復(fù)雜,包含了大量的基元反應(yīng),但其宏觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué)過(guò)程卻基本一致。由于采用不同的生產(chǎn)方法生產(chǎn)聚合硫酸鐵,其氧化方式不同,氧化過(guò)程的表達(dá)方式自然也不一樣,但無(wú)論采用何種方式生產(chǎn),其水解和聚合過(guò)程都可簡(jiǎn)單表示為 2Fe2(SO4)3+2nH2O=2Fe2(OH)n(SO4)3-n??2+nH2SO4 (1)
m[Fe2(OH)n(SO4)3-n??2 ]=[Fe2(OH)n (SO4)3-n??2] m (2）
按照氧化方式的不同,聚合硫酸鐵的生 產(chǎn)方法主要可分為三類,即直接氧化法、轉(zhuǎn)換氧化法和催化氧化法。以下就各種不同的生產(chǎn)方法分別展開(kāi)討論。
直接氧化法 該法的主要特點(diǎn)就是通過(guò)強(qiáng)氧化劑直接將亞鐵離子氧化為鐵離子,所以反應(yīng)快捷,操作簡(jiǎn)便,對(duì)設(shè)備的要求不高,一次性投資省,但生產(chǎn)成本一般都比較高。
過(guò)氧化氫氧化法[4]
過(guò)氧化氫是一種強(qiáng)氧化劑[5],在酸性介質(zhì)中,其氧化還原標(biāo)準(zhǔn)電極電位E(H2O2??H2O)=1.776V。而在酸性介質(zhì)中,亞鐵離子作為還原劑時(shí),其氧化還原標(biāo)準(zhǔn)電極電位E (Fe3+??Fe2+ )=0.770V。由于E(H2O2??H2O) >E(Fe3+??Fe2+),所以從動(dòng)力學(xué)的角度來(lái) 說(shuō),在酸性條件下,過(guò)氧化氫可以將亞鐵離子氧化為鐵離子。其對(duì)應(yīng)的反應(yīng)方程式為 2FeSO4+H2O2+H2SO4=Fe2(SO4)3+ 2H2O (3)反應(yīng)生成的硫酸鐵再經(jīng)水解和聚合,即 可制得液體聚合硫酸鐵產(chǎn)品。
由于過(guò)氧化氫氧化亞鐵離子的速度很快,只要加入的過(guò)氧化氫足夠多,就可保證亞鐵離子被徹底氧化。此外,方程(3)可以看出,采用該法生產(chǎn)聚合硫酸鐵,反應(yīng)過(guò)程無(wú)需任何催化劑或其他添加劑,也不會(huì)產(chǎn)生任何雜質(zhì)。所以,通過(guò)過(guò)氧化氫氧化法制備聚合硫酸鐵,反應(yīng)設(shè)備簡(jiǎn)單,一次性投資省,生產(chǎn)周期短,產(chǎn)品穩(wěn)定性好,雜質(zhì)少,質(zhì)量高。
由于過(guò)氧化氫在較高的溫度或酸性條件下都很不穩(wěn)定,會(huì)以如下的形式迅速分解: 2H2O2=2H2O+O2(4)過(guò)氧化氫本身的生產(chǎn)成本較高,價(jià)格較 為昂貴,所以一般選用較低的反應(yīng)溫度,并采用連續(xù)流加過(guò)氧化氫的方法來(lái)減少過(guò)氧化氫的損失。但即便如此,采用該法生產(chǎn)聚合硫酸鐵,其生產(chǎn)成本還是偏高。能否顯著地降低生產(chǎn)成本是決定該法能否得到推廣應(yīng)用的重要因素。
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它們都毫不例外地包括了氧化
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水解和聚合
等反應(yīng)步驟
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其反應(yīng)機(jī)理相當(dāng)復(fù)雜
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包含了大
量的基元反應(yīng)
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但其宏觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué)過(guò)程卻
基本一致
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由于采用不同的生產(chǎn)方法生產(chǎn)
聚合硫酸鐵
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其氧化方式不同
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氧化過(guò)程的表
達(dá)方式自然也不一樣
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但無(wú)論采用何種方式
生產(chǎn)
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其水解和聚合過(guò)程都可簡(jiǎn)單表示為
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