催化氧化法制备聚合硫酸铁及制备原理

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。其制备原理如下:
（1）催化氧化反应(慢反应):
2FeSO4 + (1/2)O2 + H2SO4—→ Fe2(SO4) 3 + H2O
（2）水解反应(快反应):
Fe2(SO4) 3+ H2O —→ Fe2(OH)n(SO4) 3-n/2 + (n/2) H2SO4
（3）聚合反应(快反应):
m[Fe2(OH)n(SO4) 3-n/2] —→[Fe2(OH)n(SO4) 3-n/2 ] m
其中:n«2,m»f(n)
2NO + O2 —→ 2NO2
2 FeSO4 + H2SO4 + NO2 —→ Fe2 (SO4 ) 3 + NO + H2O
Fe2(SO4) 3+ nNaOH —→ Fe2(OH)n(SO4) 3-n/2 + (n/2) Na2SO4
m[Fe2(OH)n(SO4) 3-n/2] —→[Fe2(OH)n(SO4) 3-n/2 ] m
副反应:
2NO2 + HO2 —→ HNO2 + NO
此法简单易行,但尚有不足之处。催化剂NaNO2是致癌物质,且生产过程中投加量大,产品中的亚硝酸根离子易超标,限制了其在饮用水处理中的应用;氮的氧化物排出,污染环境,后处理工序复杂;反应速率慢,要适应大规模工业化生产，需采用改进措施。为解决上述不足,不少研究者提出了许多有意义的改进方法，如加温加压,改善生产工艺,添加助催化剂，配以强力搅拌,寻找更为有效且无毒的催化剂等。采用催化法生产聚合硫酸铁,虽然已进入了工业化的阶段，但在改进工艺和设备,缩短反映时间,提高生产效率，降低生产成本和能耗等方面，仍有待科研工作者去进一步研究解决。
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