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聚合硫酸鐵范文

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聚合硫酸鐵PFS是性能優(yōu)越的無機(jī)高分子絮凝劑,與水以任意比例混合,可廣泛用于工業(yè)廢水、城市污水,工業(yè)用水以及飲用水的處理。同傳統(tǒng)的無機(jī)鹽類混凝劑相比,有以下的優(yōu)點(diǎn)[2]:絮凝體形成速度快,顆粒密實,沉降速度快;對于各種廢水中的COD、BOD、色度及重金屬有良好的去除效果;絮粒同微生物結(jié)合能力強(qiáng),對浮游生物等微生物有良好的去除效果;對原水水溫及pH值適應(yīng)范圍廣;能降低出水中亞硝氮及鐵的含量;對污泥有良好的脫水性。PFS合成原料廣泛,產(chǎn)品價格低。目前,主要生產(chǎn)方法是以硫酸亞鐵為原料,經(jīng)氧化、水解和聚合三步反應(yīng)后制得產(chǎn)品;氧化反應(yīng)目的是使Fe2+轉(zhuǎn)變成Fe3+;具體的方法有:直接氧化法、催化氧化法、一步法、兩步法、微生物氧化法、霧化法等。本次實驗采用催化氧化法,以硫酸亞鐵為原料,亞硝酸鈉為催化劑,氧氣為氧化劑,經(jīng)氧化、水解和聚合制得PFS。

1實驗部分

1.1實驗原理

七水硫酸鐵在酸性條件下,被氧化劑氧化成硫酸鐵,經(jīng)水解、聚合得到紅褐色的聚合硫酸鐵。主要反應(yīng)如下:

(1)氧化反應(yīng)…(1-1)

(2)水解反應(yīng)…(1-2)

(3)聚合反應(yīng)…(1-3)

氧化、水解、聚合三個反應(yīng)同時存在于一個體系中,相互影響,相互促進(jìn)。氧化反應(yīng)是三個反應(yīng)中最慢的一步,它控制著整個反應(yīng)過程[3]

1.2實驗方案

催化氧化法制備PFS,通過單因素實驗研究反應(yīng)溫度,反應(yīng)時間,總鐵與總酸根比例和亞硝酸鈉用量對PFS制備的影響;再通過正交實驗找到制備PFS的實驗室最佳合成條件;反應(yīng)結(jié)果以Fe2+的轉(zhuǎn)化率表示。

1.3實驗流程

將定量的硫酸亞鐵和硫酸水溶液加入三口瓶中,置于一定溫度的水浴上加熱,邊攪拌邊徐徐加入NaNO2,同時通入氧氣進(jìn)行氧化反應(yīng)。

1.4主要試劑與儀器

攪拌器電子稱比重計恒溫水浴鍋復(fù)合電極酸度計干燥箱等儀器;硫酸亞鐵亞硝酸鈉濃硫酸氫氧化鈉鹽酸等藥品

1.5實驗裝置

2實驗結(jié)論:

2.1單因素實驗

溫度在50℃~60℃;[SO42-]:[Fe]總的比值為1.40/1~1.50/1;按[SO4]:([Fe]總=1.40/1)NaNO2(10%)量7~8ml(硫酸亞鐵量為80g);反應(yīng)3~4小時為較好反應(yīng)參數(shù)范圍。

2正交實驗:

按照單因素實驗結(jié)果選定四個因素的三個較優(yōu)水平。如下表2-5所示。

表2-1因素水平表

正交實驗結(jié)論:因素的主次順序為D〉A(chǔ)>B>C,最優(yōu)水平為A2B1C2D2,即反應(yīng)溫度55℃,NaNO2用量7ml,H2SO4用量8ml,反應(yīng)時間3.5h。

(2)對產(chǎn)品進(jìn)行性能測試:得到的產(chǎn)品密度、鹽基度、pH值、鐵含量符合國家聚合硫酸鐵合格產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

正交實驗和性能測試結(jié)論:因素影響的主次順序為時間>溫度>NaNO2加入量>硫酸用量;因素最優(yōu)水平為A2B1C2D2,即反應(yīng)溫度55℃,NaNO2(10%)用量7ml,H2SO4用量8ml,反應(yīng)時間3.5h。

摘要:本文以硫酸亞鐵原料,用亞硝酸鈉催化氧化法合成聚合硫酸鐵;單因素實驗研究反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、總鐵/總酸根和亞硝酸鈉量對合成影響;正交實驗得最佳條件:反應(yīng)溫度55℃;按[SO4]:[Fe]總=1.40/1;NaNO2(10%)量7ml(硫酸亞鐵量為80g);反應(yīng)時間3.5小時。

關(guān)鍵詞:催化氧化法;聚合硫酸鐵;最佳條件

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