聚合硫酸鐵的合成方法(五)
發布時間:2013/1/7 9:59:39 瀏覽次數: 來源:www.yuhaotech.cn
聚合硫酸鐵的合成方法:氮氧化物催化氧化法
聚合硫酸鐵以硫酸亞鐵和硫酸為原料,以硝酸為氧化劑的合成法與以硫酸亞鐵、硫酸、氧氣為原料,硝酸為催化劑的合成法的反應機理是完全不同的。前者是以液體硝酸為氧化劑的液液反應。還原產物一氧化氮逸出溶液,不具備任何催化作用。這種方法的特點是硝酸用量大,亞鐵離子完全靠硝酸中的正五價氮氧化,屬于液液反應。后者是以硝酸為催化劑,其特點是在硫酸、硫酸亞鐵和水的混合液中加入少量的硝酸(完全不夠氧化亞鐵離子的量),還原產物一氧化氮與氧氣反應生成二氧化氮,二氧化氮再氧化亞鐵離子,如此不斷循環直至亞鐵離子完全氧化。這種方法屬于氣液反應。
最近美國也有利用類似原理生產聚合硫酸鐵
的專利。其生產過程是在70~150℃、一定的壓力及氮氧化物的催化下,用氧氣將亞鐵離子氧化成三價鐵離子。其工藝是將硫酸亞鐵和硫酸的混合液以噴射的方式注入反應器,并保持反應液占總體積的三分之一。在溶液的噴射過程中,它與氣相中的NO、NO2和O2反應,最后生成聚合硫酸鐵。經測定溶液中含有大量大分子絡合物。生成的聚合硫酸鐵
中含有部分氮氧化物,將其送至脫氮器,并向脫氮器中充氧,生成的混合氣體再循環至反應器用于生產。這種方法的原理與反應塔法制備聚合硫酸鐵的原理相同。它們的區別在于前者是將液體噴射物化,而后者是利用填料的較大比表面積,加強氣體的吸收過程,提高反應速度。由于
聚合硫酸鐵原料硫酸亞鐵在生產和運輸過程中往往混入雜質,因此對
聚合硫酸鐵的生產設備提出了更高的要求,在采用反應塔生產時原料可以不經處理直接用于生產,完全能避免雜質帶來的危害。另外利用反應塔生產可以在較低的溫度和常壓下進行,具有安全方便的特點。在催化氧化過程中氮氧化物消耗的量是很少的,尤其是在處理適當時,氮氧化物可以循環使用,這樣既不會造成浪費,也不會帶來污染問題。為了加快氣液反應速度,也可以采用噴射的方法。例如中國專利CN2045381。
英國最近報道了利用硝酸和過氧化氫兩步法生產聚合硫酸鐵的方法,其過程是硫酸亞鐵、硝酸和硫酸在溶液中反應,將硫酸亞鐵氧化成
聚合硫酸鐵硫酸鐵,剩余未氧化的硫酸亞鐵再用過氧化氫氧化,這樣就可以制得不含亞鐵離子的
聚合硫酸鐵 。溶液的固體含量≤53%(質量百分比),soi- /Fe2+一(2. 7~2. 9)/2(相當于鹽基度為3%~10%)。這種方法簡便,快速,但是在我國硝酸和過氧化氫的成本較高,很難用于生產。
硫酸亞鐵也可以在二氧化錳的催化下進行氧化,制得液體
聚合硫酸鐵 ,由于這種催化法會將二價錳離子引入產品中,因此不能用于飲用水的混凝凈化。
綜上所述由于生產
聚合硫酸鐵 的原料多種多樣,各種工藝差別很大,我國目前對以硫酸亞鐵為原料的合成方法研究的比較多,工藝也比較成熟,而對以各種鐵礦石為原料的方法研究的相對較少,在這方面應加強研究。
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