聚合硫酸铁是一种新型高效无机高分子混凝剂，该混凝剂具有水解速度快、凝聚力强、生成矾花密度大、出水水质好、适应pH范围广、生成污泥体积小且易于脱水等特点。聚合硫酸铁对水中悬浮物、有机物、硫化物和重金属离子都有很强的去除能力，在去除水中有机物、色度和胶体硅等方面与目前常用的混凝剂相比具有一定的优越性，在低温低浊时也具有较好的使用性能。因此，聚合硫酸铁可广泛应用于工业用水、工业废水、生活饮用水的混凝处理。是一种适用范围广、处理效果好、大有开发前景的新型净水剂。

聚合硫酸铁有固态和液态两种形态，目前，液态聚合硫酸铁生产方法比较多，但主要是通过FeS04在酸性溶液中氧化、聚合而成．通常可分为2种方式：第1种方式为直接氧化法，即采用强氧化剂（如H2O2、NaClO、KC103等）直接将FeS04氧化成Fe2(S04)3，并经水解、聚合得到聚合硫酸铁;第2种方式为催化氧化法，在催化剂作用下，利用空气或氧气氧化FeS04，使之变为Fe2(S04)3，较后得到聚合硫酸铁。第1种方式除实验室及少数厂家外，基本不用，原因在于氧化剂用量大，价格昂贵．目前，绝大部分液体聚合硫酸铁生产厂家采用第2种方式，所用催化剂较广泛的是NaNO2，由于NaN02的毒性，使其产品具有较大的局限性，不能应用于饮用水处理，同时，用NaN02作催化剂时，反应时间太长，一般为10-17h，不利于大规模工业化生产．

因此,目前聚合硫酸铁生产中的实际问题一是研究新型催化剂，要求用量少，效益高，缩短聚合硫酸铁生产时间；二是液体聚合硫酸铁固化技术，以便能生产出固体聚合硫酸铁，便于运输．本项研究主要针对前一问题而进行。

1聚合硫酸铁生产工艺介绍

FeSO₄在催化剂的作用下，被氧气（或空气）氧化为Fe2(S04)3，而后经水解，聚合反应得到液体聚合硫酸铁，其反应方程如下：

2FeSO₄+H2SO₄+0.5O₂=Fe2(SO₄)₃+H20(1)

Fe₂(SO4)₃+nH₂O=Fe₂(OH)n(5O₄)₃-0.5n+0.5nH₂SO₄(2)

m[Fe₂(OH)n(SO₄）3-0.5_n]=[Fe2(OH)n(SO₄）3-0.5n]m(3)

上述3个反应同时存在于一个体系中，它们互相影响、互相促进．由于Fe2(S04）3水解、聚合的结果，促进FeS04不断氧化为Fe2(S04)3，从而使反应完全。

实际生产中，按比例加入FeS04、H2O、H2S04、催化剂，鼓入空气或纯02，加热并保持一定的温度，通过分析溶液中Fe2+含量，以确定反应进行的程度；当Fe2+含量降为O时，表示反应已经完成，得到红棕色透明液体，即液体聚合硫酸铁。

2聚合硫酸铁合成新工艺研究

合成聚合硫酸铁的3个主要反应中，反应（1)较慢，起控制作用，因此，寻找效率高的催化剂即是本项研究中的核心问题．

2.1催化剂筛选试验

试验中氧化剂为空气，主要药品为FeS04．7H2O(化学纯)及H2S04(98%)（分析纯）等，试验中固定硫酸根与总铁的摩尔比为1.30(即控制Mso4/MFe=l.30)，控制温度85-90℃，选择6种催化剂，3种助催化剂进行正交试验，根据聚合硫酸铁合成反应时间，即体系中Fe2+=0的时间作为评价主要依据．

根据试验结果，当催化剂A（一种具有氧化性的盐）、与助催化剂E（卤素的金属化合物）配合使用时，可使聚合硫酸铁合成时间降到4h左右，比采用NaN02时缩短反应时间6-13h。

2.2催化剂加入量试验

确定催化剂A与助催化剂E后，需要进行催化剂加入量试验，以确定添加多少催化剂才能获得较快的反应结果，同时，也是催化剂实用性能的考验，如果加入量太大，缺乏经济竞争力，效率高也会被淘汰．

本次试验中按0。5%、1．O%、2。0%、2.5%、3.0%、3.5%顺序加入催化剂A，结果发现加入量在2.0%-2.5%时获得满意反应效果，继续增加用量反应时间变化不大，

确定催化剂A后，再确定催化剂E用量，结果表明，当E用量≥0.05%时，即达到满意反应结果，因此助催化剂用量确定为0.05%。

2.3反应温度确定

试验中发现：温度小于50℃时，反应缓慢，随着温度升高，反应运渐加快，当温度高丁90℃时，加入的FeS04.7H20会形成白色粉末状难溶物(由于FeS04.7H2O脱水之故），使反应难以进行，因此，试验确定，较后反应温度85～90℃．

2.4投料比

为了形成碱式Fe2(0H）n(S04)3~o．5n，必需使S04/Fe<1.5，经过多次试验，确定Mso4/MFe为l．25～1.35，较佳值为1.30-1.32。

2.5反应时间确定

按照上述试验结果，经过多次重复试验，其聚合硫酸铁合成反应时问为3.5～4.5h。

3产品性能试验

3.1质量测定

表1给出了试验合成产品实测值与国内标准比较结果。

由表l可知，合成产品性能满足要求．

3.2净水性能试验

与碱式氯化铝（PAC)比较，进行原水与污水混凝试验，结果表明：在加入同样药量情况下，澄清时间聚合硫酸铁比PAC短，聚合硫酸铁中形成矾花重，下沉快。

4结论

1)确定了聚合硫酸铁合成新工艺所用催化剂为A，助催化剂为E。

2)确定了催化剂A加入量为2.0%-2.5%，助催化剂E加入为0.05%。

3)确定了合成条件：投料比Mso4/MFe=1.30～1.32;温度为85-90℃，反应时间4h左右．

4)试验获得的产品性能符合国内标准。