聚合硫酸铁的合成方法，钢铁酸洗废液制备聚合硫酸铁
        聚合硫酸铁 在钢铁工业和机械工业中，钢铁件表面的酸洗是一个很重要的表面处理过程。酸洗过程副产大量的含硫酸和硫酸亚铁或者含盐酸和氯化亚铁的溶液，这些废液目前并没有得到充分的利用，有的工厂任意将其排放，不仅造成很大的环境污染，而且也造成了巨大的浪费。这些废液是生产聚合硫酸铁和聚合氯化铁的良好原料。例如硫酸酸洗废液中一般含有FeSO4·7H2O 15 %—20%，游离酸7%～10%，利用这些硫酸和亚铁可以直接生产聚合硫酸铁，从而达到治理污染和废料利用的目的，同时又为废水治理提供了良好的水处理剂。在此我们仅介绍以硫酸酸洗废液生产聚合硫酸铁的方法，以盐酸酸洗废液生产聚合氯化铁的方法将在下一节介绍。
        (1)合成原理因含铁原料的不同，目前生产聚合硫酸铁的工艺也不同。在以铁矿石、铁屑、氧化铁皮、硫铁矿石为原料进行生产时，首先用硫酸将上述物质在一定的条件下溶解，然后采用不同的氧化剂将剩余亚铁离子氧化。如果在氧化前控制溶液中硫酸的量高于或等于形成硫酸高铁所需要的量，即可形成含游离酸的硫酸铁溶液或硫酸铁溶液。如果将硫酸的量控制在低于上述值的范围内，就可以生成不同盐基度的聚合硫酸铁。盐基度取决于溶液中硫酸根与铁离子的比例。以下方程式给出了反应机理。

    H2 SO4 +Fe—→FeSO4 +H2O    
    H2 SO4 +2NaNO2=2 HNO2 +Na2 SO4    
    H2 SO4 +2HNO2 +2FeSO4 =Fe2 (SO4)3 +2NO+2H2 O   
 2NO+O2 =2NO2   
    H2 SO4 +NO2 +2FeSO4 -Fe2 (SO4)3+NO十+H2 O    

        由上述反应式可以知道，聚合硫酸铁氮氧化物催化氧化亚铁离子的反应是一个典型的气液反应，因此决定反应速度的因素为NO的氧化速度和NO2的溶解速度，而NO的氧化速度要远远高于后者，所以加快NO2的溶解成为反应速度的决定步骤。加强气体的溶解通常采用两种方法。一是增大气液的接触表面积，另一种方法是增大气液相的压力。在提高反应速度方面，这两种方法都十分有效。上述反应的聚合硫酸铁催化剂不仅仅限于可与硫酸作用形成氮氧化物的亚硝酸钠，在硫酸和硫酸亚铁的混合液中可溶的亚硝酸盐和亚硝酸、硝酸盐及硝酸均对于该反应同样具有催化作用。
        (2)酸洗液各种物料的调整方法  设：X为废液中硫酸亚铁的含量(FeSO4·7H2O，mol/L)；Y为废液中硫酸的含量(H2 SO4，mol/L)；Z为需要投加的铁屑量(Fe，mol/L)；B为最终产品聚合硫酸铁的盐基度(B，%)。
        根据最终产品聚合硫酸铁的盐基度的定义：
    
        设：X(FeSO4·7H2O)=200g/L=0.72mol/L;  Y( H2 SO4)=l00g/L=1.02mol/L;Z为需要投加的铁屑量(Fe，mol/L)；B为最终产品聚合硫酸铁的盐基度(B，%)。
        由方程式可以推出每升溶液需投加铁屑的量为：
                                                   
        当B=10%时，=0.568m01／L=31·79／L=31.7kg／m3。
        即每升上述溶液需要投加31.7g铁屑，就能合成出盐基度为10%的产品。如果B=11%，则Z=32.69／L。
        上述计算过程中并没有考虑催化剂量的影响，催化剂在反应过程中要消耗一定量的硫酸。实际生产中，亚硝酸钠的投加量在溶液总重量的1‰～3‰的范围内，它对盐基度的影响可以忽略不计。
        (3)生产工艺按照上述计算投加铁屑，在60～90℃范围内对溶液浓缩，当溶液的密度达到1.49／cm3时（在60℃测定），就可以用来生产聚合硫酸铁。生产工艺可以采用反应塔法，也可以采用改进的反应釜法，两者的反应效果都非常理想。

        图3—27是以亚硝酸钠为 合成时首先将硫酸亚铁和硫酸混合液加入溶液贮罐中，反应过程中通过循环泵的作用保持液体在反应器和贮罐之间不断循环，以达到氧化硫酸亚铁的目的。催化剂以溶液的形式在反应塔上部加入，氧气在反应底部引入。通过液体流经填料表面时的混合作用加强气液接触，提高反应速度。利用反应塔法生产可以达到平均每小时生产1t的速度。利用反应釜也可以达到非常快的反应速度，平均30～40min可以生产1t产品，且随着操作熟练程度的提高，
        反应时间还可以缩短，但关键是处理好温度、压力以及气液的平衡过程。从上述介绍可以看出，对于酸洗废液，可以避免通过进一步加工生产聚合硫酸铁混凝剂，这样既解决了污染问题，又可以得到良好的水处理药剂，既创造了经济效益，也创造了社会效益。


了解更多相关信息，请关注官网：www.huaquanwater.com