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1、铁系高分子絮凝剂的合成方法聚合铁是一种由铁盐预制的中间水解产物，属于水溶性无机高分子物质，溶于水后产生大量的高电荷聚合阳离子，如 2() 3+3、 2() 4+2、 3() 5+4等羟基桥联形成的各级多核络合铁离子。因此具有很强的中和悬浮颗粒上的电荷能力，使之脱稳并生成较大颗粒的絮凝体，同时也因其具有很大的比表面积和很强的吸附能力，对污水中乳化油有良好的破乳效果，对重金属、臭味和色素也有较强的吸附能力，使用时显示出其独特的优越性，因此它的应用广泛。 铁系高分子絮凝剂开发最早的国家是日本，1976 年日本就有专利申请。到了 80 年代，日本的古河矿业公司和日铁矿业公司分别建起了年产万吨的工业生产
2、装置。此后相继有前苏联、美国、德国等许多国家申请了专利。国内开发铁系高分子絮凝剂最早的是化工部天津化工研究院。他们开发了聚合硫酸铁()，以后又有沈阳化工学院、上海冶金设计研究院、冶金环保研究所等也开发成功了铁系高分子絮凝剂。现就聚合铁盐的合成方法进行概述。1 单组分型铁系高分子絮凝剂的合成方法1.1 聚合硫酸铁()的合成方法聚合硫酸铁又称碱式硫酸铁，它是一种高效新型水处理剂，广泛用于饮用水、工业废水、城市污水的处理。聚铁与传统的三氯化铁、硫酸铁等净水剂相比，有以下优点：（1）具有优良的凝聚性能，絮凝体形成速度快，密集器质量大，沉降速度快，尤其对低温低浊水有优良的处理效果。（2）适用水体范围广。
3、（3）具有较强的去除水中、及重金属离子的能力，并有脱色、脱臭、脱水、脱油等功效，残留的铁离子少。（4）使用时，腐蚀小。其制备方法很多，按其原料来源大致可分为以下几种：1.1.1 利用钛白粉生产中的副产物生产在用硫酸法生产钛白粉( 2)的过程中有副产物 FeSO4生成。将酸性溶液中的 FeSO4，在催化下，用空气氧化成三价铁离子，然后与 NaOH 中和，调整碱化度，使其发生聚合反应，可得到盐基度为 65.85%的，其反应式为：2FeSO 4+NO2+H2SO4=Fe2(SO4)3+NO+H2O2NO+O 2=2NO2m Fe 2(SO4)3+mn(OH)=Fe2(OH)2(SO4)3-n/2m
4、其中 n2，m101.1.2 以工业硫酸废液为原料生产以工业硫酸废液为原料，亚硝酸钠为催化剂，按硫酸：硫酸亚铁为(0.30.5)1 的原料配比，在密闭的容器中，通入纯氧(氧压0.150.3)，于 5590条件下反应 1.52.0，即制得了。该过程采用纯氧，大大降低了亚硝酸钠的用量，缩短了反应时间。其反应式为：2FeSO 4+ H2SO4+ O2= Fe2(SO4)3+2OHmFe 2(SO4)3+mn(OH) =Fe2(OH)2(SO4)3-n/2m 其中 n2，m101.1.3 以磁铁矿、菱铁矿为原料生产将磁铁矿粉碎成一定粒度的粉末，按磁铁矿粉：硫酸为 14 的比例，加水搅拌反应 24，在
5、100103聚合 1.52.5，制得液体的。在此液体中，加入 0.5%0.8%(/)的氯酸钾作为氧化剂进行反应 0.51，然后在 120浓缩，可得到固体的产品。以菱铁矿生产时，首先将菱铁矿粉碎成 37的块状，然后加入水硫酸硝酸配比为 100153 的混酸，反应温度为1840，反应 48，就可得到。1.1.4 由 3+化合物直接生产以 2 3为原料，使 2 3和稀硫酸(浓度20%)在90120，压力0.3下反应 15就制得；或使 3 4与 40% 2 4加热就会合成出Fe 2(OH)2(SO4)3-n/2m，其盐基度由 2 4的用量控制。1.1.5 直接以硫酸亚铁为原料生产以 FeSO4为原料，
6、亚硝酸钠为催化剂，在反应温度为 2070、压力为 490.3的条件下，直接合成。但此法的亚硝酸钠消耗量大，反应中有 2毒气放出，并且氧化时间长达 17。后来有人对催化剂进行了改进，以 H2O2为氧化剂，按 FeSO4：H 2O2为(1820)1 配成氧化液，使氧化时间缩短为 612。1.2 聚合氯化铁()的生产方法在三氯化铁溶液中逐滴加入溶液，控制碱化度在 11%左右，可制得较纯净的聚合氯化铁。工业上采用盐酸处理废钢渣，浸出液在 3作催化剂的条件下，通氧气氧化，控制碱化度在11%左右，可制得聚合氯化铁。另外，一种简便的方法就是在 70处理 3溶液就使 3溶液聚合。也可以在 1内把 3悬浊液添加
7、到 3和四聚磷酸钠的混合溶液中，就得到稳定的聚合氯化铁溶液。1.3 聚合氯化硫酸铁()的生产方法1.3.1 以次氯酸钠为氧化剂的合成方法以硫酸亚铁为原料，比例大约为：原料 23%64%，水15%20%，催化剂 2%8%，次氯酸钠为氧化剂，充分搅拌反应12，待静止熟化后进行过滤，即制得了聚合氯化硫酸铁。1.3.2 以氯气为氧化剂的合成方法以硫酸亚铁为原料，以氯气为氧化剂，使二价铁离子氧化成三价铁离子，然后以氢氧化钠中和调整碱化度，同时加入氯化钙作为稳定剂，反应 0.5就可得到聚合氯化硫酸铁的液体产品。1.3.3 以氧气为氧化剂的合成方法利用盐酸硫酸混合溶液处理废钢渣，溶液以氧气为氧化剂， 3为催
8、化剂，用 2 4控制/ 3+比值，控制产品碱化度在 10.5%，待 2+完全氧化为 3+后停止反应，静止冷却至室温，即可得成品。1.4 聚合磷酸硫酸铁()的制备方法以生产钛白粉的副产品七水硫酸亚铁为原料生产。根据硫酸亚铁的量加入 98%的浓硫酸和 30%的 H2O2后，在 80反应2，然后定量加磷酸钠在 80反应 30，即制得深红棕色液体产品，液体产品在 5060间烘干，可得固体产品。2 复合型铁系高分子絮凝剂的制备2.1 聚合氯化铝铁()的制备利用煤矸石、铁矿石或高铁、钛煤系高岭岩为原料都可制得。这是一种新型铁铝复盐类无机高分子混凝剂，它兼有铁盐和铝盐混凝剂的特性，反应速度快、形成絮凝体大、
9、沉降快、过滤性强等；在为 7.08.2 范围内，除浊效果最佳。制备时将煤矸石粉碎、焙烧、用盐酸浸取，在搅拌回流下加热一定时间，冷却、过滤、调聚合，可制得红棕色的液体产品。的除浊效果、絮体的沉降性能和贮存稳定性均优于，并且对印染废水有较好的除色、除味、除臭和消毒效果。2.2 聚合硫酸氯化铝铁()的制备以铝土矿、活性铝酸钙、盐酸、硫酸等为原料可制得聚合硫酸氯化铝铁。具体是将煤矸石粉碎、研磨、过筛、焙烧、酸浸，在搅拌回流下加热到 100110，反应一定时间，冷却、过滤，滤液加热调值聚合，经陈化浓缩得黄绿色综黄色固体颗粒。这种复合混凝剂，其组成为含有多核聚铁及聚铝与氯根、硫酸根配位的复合型无机高分子，
10、具有盐基度高、聚合度大、有效成分含量高、絮凝速度快、易过滤、出水率高等特点，在脱色、除杂方面有显著效果。并且其原料来源为工业废渣，生产工艺简单，成本较低，可望在工业水处理中具有广阔的应用价值。结束语铁系高分子絮凝剂以其具有原料来源多、工艺简便、生产方法多等特点，已广泛得到应用。随着生产技术的不断深入，将会出现更多新的合成方法，使铁系高分子絮凝剂在工业废水、城市污水的处理方面发挥更大作用。铁质多孔滤料除铬研究电镀行业排放的废水中往往含有较高浓度的六价铬及总铬。目前，较成熟的处理技术为化学药剂沉淀法、离子交换法、活性炭吸附法、浓缩回用法、电解还原法等，但上述技术总是由于技术或经济上的原因，在使用过
11、程中难以取得理想的效果。本文开发铁质多孔性滤料，对电镀含铬废水进行了处理试验研究。 1 铁质多孔滤料1.1 制备铁质多孔滤料采用铁质精矿粉和氧化铁磷经化学法制备成内部含有大量微孔的铁质多孔性物质，并制备成一定粒径的颗粒。1.2 主要物化性能铁质多孔滤料（以下简称海绵铁）的主要成分为铁元素，全铁的质量分数大于 96，金属铁的质量分数大于 90，碳元素的质量分数约为 3。其粒径范围为 0.303.00mm、孔隙率 360、密度为 2.352.75gcm 3、比表面积约为 4070m 2/g、堆积密度为1.60gcm 3。2 除铬机理探讨海绵铁自身主要成分为铁和碳，当海绵铁处在水溶液中时就形成无数个
12、原电池，作为阳极的铁元素失去电子，形成 Fe2+进入溶液，而溶液中的 H+在作为阴极的碳元素表面得到电子还原为 H2。进入溶液中的 Fe2+作为还原剂与溶液中的 Cr6+反应，使 Cr6+还原为 Cr3+，而Fe2+氧化为 Fe3+，在适宜的 PH 值条件下产生 Cr（OH） 3和 Fe（OH）3沉淀，从而从废水中去除。基本反应如下：海绵铁的阳极反应：FeFe 2+2e E0=-0.44V阴极反应：2H +2eH2 E 00.00V氧化还原反应：3Fe2+Cr 6+3Fe 3+Cr3+Cr 3+3OH-Cr（OH） 3Fe 3+30H、Fe（OH）33 除 Cr6+试验3.1 静态法量取一定量
13、模拟废水（采用重铬酸钾配制的含铬废水）于锥形瓶中，加入一定量的海锦铁，置于转速为 140rmin 的恒温床上振荡，使废水与海锦铁充分接触反应，采用分光光度法测定处理后废水中六价铬离子的浓度1，计算海锦铁对六价铬离子的去除率。静态试验在不同的海绵铁粒径、不同温度和 pH 值等条件下分别进行。3.2 动态法采用内径为 16mm，长度为 1600mm 的有机玻璃管，内填充海锦铁，海锦铁的装填高度为 1000mm，使滤料紧密堆聚。废水由高位水箱进入恒位水箱，然后以一定流速通过滤柱，测定处理后废水中六价格离子的浓度，计算海锦铁对六价铬离子的去除率，确定海锦铁的滤柱的最佳滤速。4 试验结果及讨论4.1 静
14、态试验4.1.1 反应时间的影响称取粒径为 1.002.00mm 的海锦铁 10g 置于 100mL 含 Cr6+的质量浓度为 20mgL 的废水中振荡。分别在 0，2，4，5，6，8min 时取样，测出残余 Cr6+的质量浓度，时间；与残余 Cr6+的，质量浓度变化曲线见图 1。最终确定静态试验降解过程的反应时间为 5min。4.1.2 海锦铁粒径的影响海锦铁粒径的选择直接影响 Cr6+的去除效果，选取不同粒径组合的海锦铁各 10g 置于 100mL 含 Cr6+的质量浓度为 20mgL 的废水中振荡，作用时间为 5min。试验结果见表 1。从理论上讲，海锦铁是一种多孔性的颗粒状固体，粒径越
15、小，参与反应的海锦铁总表面积越大，表面能越高，有利于腐蚀原电池的形成，从而可提高去除能力2。但从实际生产运行的角度考虑，粒径越小，当小于1.00mm 时，运行中水头损失较大，且易结块，产生沟流，长时间运行会影响出水效果和产水量。从水质要求、经济成本综合考虑，选定粒径范围为 1.452.00mm 的海锦铁作为本试验的适宜粒径。表 1 不同粒径组合试验结果粒径组合/mm反应后（Cr 6+.L-1)去除率/%0.50-1.00 0.50 97.501.00-1.45 0.75 96.251.45-2.00 3.80 81.002.00 6.72 66.404.1.3 pH 值的影响取 Cr6+的质量浓度为 20mgL 的废水 100mL 置于 250mL 锥形瓶中，称取 10g 粒径为 1.452.00mm 的海锦铁，分别放入上述锥形瓶中，调节 pH 值，测定其处理效果，结果见图 2。可以看出，pH 值对溶液中 Cr6+转化率的影响很大，pH 值越小，转化速率越快，Cr 6+原为 Cr
