KClO_3氧化法制备PFS的氧化过程研究_黄珊

第26卷第3期2007年6月四川环境SICHUANENVIRONMENTVol.26,No.3June2007·试验研究·收稿日期:2007-03-05作者简介:黄珊(1983-),女,四川成都人,现为四川大学建筑与环境学院环境工程专业2005级研究生,主要研究方向是废水处理。KClO3氧化法制备PFS的氧化过程研究黄珊,李正山,潘科(四川大学建筑与环境学院,成都610065)摘要:聚合硫酸铁是一种高效无机高分子絮凝剂,在水处理领域中应用极其广泛。本文探索了以FeSO4·7H2O为原料,通过试验选择了以KClO3为氧化剂制备PFS,同时考察了氧化剂用量、反应温度、反应时间以及投料方式等因素对氧化过程的影响。关键词:聚合硫酸铁;氧化中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1001-3644(2007)03-0005-03StudyontheOxidationReactionofthePreparationofPFSbyKaliumChlorateHuangShan,LiZheng-shan,PanKe(CollegeofArchitecture＆Environment,SichuanUniversity,Chengdu610065,China)Abstract:Poly-ferricsulfate(PFS)asasortofhighefficientinorganicpolymerflocculantsiswidelyappliedforwatertreatment.Inthispaper,atrialofprocesstomakePFSusingFeSO4·7H2Owasconducted,bychoosingKClO3astheoxidant.Meanwhile,thefactorsaffectingtheoxidationsuchasreactiontemperature,reactiondurationandthedosagesaswellasthechargingwayofoxidantwereexplored.Keywords:Poly-ferricsulfate;oxidation聚合硫酸铁(PFS)是80年代出现的一种新型无机高分子絮凝剂,具有水解速度快、絮凝体比重大、适用pH值范围宽(4～10)等特点。分子式是[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m,(n<2,m>10),它水解后的主要产物是[Fe(OH)x](3-x)+,和[Fem(OH)x]n(3m-x)n+等,具有很强的中和悬浮颗粒上电荷的能力,有很大的比表面积和很强的吸附能力,对水中悬浮物、有机物、硫化物、重金属离子等杂质能良好的去除,具有脱色、除臭、破乳化及污泥脱水等功能,因而被广泛应用于工业水中的除浊、饮用水及矿山、印染、造纸等工业废水处理。同时,相比传统的铝系絮凝剂而言,反应过程中无离子水相转移和残留积累,使用更方便、价格更便宜、用量更省,对水处理设备无腐蚀[1,2]。20年以来,已有多种制备PFS的方法[3,4]包括:直接氧化法(H2O2、NaClO等)、催化氧化法(HNO3、NaNO2)、一步法、两步法以及微生物氧化方法等,而这些方法都主要在研究如何控制氧化条件,使二价铁更易于被氧化成三价,然后在适当的条件下使三价铁在溶液中发生聚合。本试验最终采用KClO3直接氧化法。该方法其工艺简单,反应温和、效率高,容易控制,投资省,产品稳定性好,无空气污染。1反应原理氧化反应:6Fe2++6H+O6Fe3++3H2O(1)当水中酸根离子不足时,水中的氢氧根会取代酸根和铁离子发生水解,最后发生聚合。水解反应:Fe2(SO4)3+nH2OFe2(OH)n(SO4)3-n/2+n/2H2SO4(2)聚合反应:DOI:10.14034/j.cnki.schj.2007.03.002m[Fe2(OH)n·(SO4)3-n/2][Fe2(OH)n·(SO4)3-n/2]m(3)式中:n<2,m<10从上面反应式中我们可以看出,要三价铁在水中形成PFS,水中的酸根必须不足量,一般来说,溶液中[SO2-4]/[Fe3+]=1.2～1.5时,铁离子聚合较好。同时,上述三个反应中,氧化反应是慢反应,制约着整个反应进程的速度,所以控制影响氧化反应的各个因素就成为合成PFS的关键。2试验部分2.1试验材料药品:H2SO4(AR);FeSO4·7H2O(AR);KClO3(AR)。仪器:721分光光度计;TN100B型托盘扭力天平;1kw电子万用炉等。2.2试验流程(见下图)图1聚合硫酸铁反应流程Fig.1TheflowforPolyferricsulfatereaction3试验结果与讨论3.1氧化剂的选择向已搅拌均匀并加热到15℃的硫酸溶液中加入准确称量的FeSO4·