聚合硫酸鐵是一種性能優越的無機高分子混凝劑，形態性狀是淡黃色無定型粉狀固體，極易溶於水，10%（質量）的水溶液為紅棕色透明溶液，吸濕性。聚合硫酸鐵廣泛套用於飲用水、工業用水、各種工業廢水、城市污水、污泥脫水等的淨化處理。
基本介紹
- 中文名：聚合硫酸鐵
- 外文名：Polymerized ferrous sulfate
- 分子式：[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m
- 有害物成分：硫酸鐵(聚合)
- 性質：無機高分子混凝劑
- 別名：聚鐵或硫酸聚鐵
基本信息,特點,性能指標,套用,製備方法,合成方法,凝聚作用,性能指標測定,水淨化,注意事項,檢測方法,危害及防護,危險性,廢棄處置,運輸信息,法規信息,使用方法,
基本信息
化學品中文名稱：聚合硫酸鐵，固體聚合硫酸鐵 （簡稱固體聚鐵或SPFS）
分子式：[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m (其中n<2, m=f(n))
技術說明書編碼： BK-113-06
有害物成分：硫酸鐵(聚合)
硫酸鐵含量： 20—21%
CAS No. ： 1327-41-9
主要成分：純品
外觀與性狀：黃色或紅褐色無定形粉末或顆粒狀固體。
pH(10g/L水溶液)： 2-3
熔點(℃)：190(253kPa)
沸點(℃)：無資料
相對密度(水=1)：2.44
相對蒸氣密度(空氣=1)：無資料
飽和蒸氣壓(kPa)：0.13(100℃)
特點
1 新型、優質、高效鐵鹽類無機高分子絮凝劑；
2 混凝性能優良，礬花密實，沉降速度快；
3 淨水效果優良，水質好，不含鋁、氯及重金屬離子等有害物質，亦無鐵離子的水相轉移，無毒，無害，安全可靠；
4 除濁、脫色、脫油、脫水、除菌、除臭、除藻、去除水中COD、BOD及重金屬離子等功效顯著；
5 適應水體PH值範圍寬為4-11，最佳PH值範圍為6-9，淨化後原水的PH值與總鹼度變化幅度小，對處理設備腐蝕性小；
6 對微污染、含藻類、低溫低濁原水淨化處理效果顯著，對高濁度原水淨化效果尤佳；
7 投藥量少，成本低廉，處理費用可節省20%-50%。
性能指標
符合中華人民共和國國家標準《淨水劑聚合硫酸鐵》（GB14591-2006）
項 目 | 指 標 | |
GB14591-2006（Ⅱ） | 本產品 | |
全鐵含量 , % , ≥ | 18.5 | 19.1 |
還原性物質（以 Fe2+計）含量 % , ≤ | 0.15 | 0.01 |
鹽基度 , % | 9.0-14.0 | 14.0 |
PH （1% 水溶液） | 2.0-3.0 | 2.4 |
砷（As）含量 , % , ≤ | 0.0008 | 0.0001 |
鉛（Pb） 含量 , % , ≤ | 0.0015 | 0.0001 |
不溶物含量 , % , ≤ | 0.5 | 0.4 |
套用
新型、優質、高效鐵鹽類無機高分子絮凝劑，主要用於淨水效果優良，水質好，不含鋁、氯及重金屬離子等有害物質，亦無鐵離子的水向轉移，無毒，無害，安全可靠, 除濁、脫色、脫油、脫水、除菌、除臭、除藻、去除水中COD、BOD及重金屬離子等功效顯著等。也用於工業廢水處理，如印染廢水等，在鑄造、造紙、醫藥、製革等方面也有廣泛套用。
聚合硫酸鐵套用
聚合硫酸鐵在稀土工業廢水處理時：例如,裝置使廢水的微小固體顆粒和高濃度的離子膜的表面和始終保持一定距離,大大減少有害物質和膜表面有機會避免在膜表面污染,聚合硫酸鐵改善水的循環過度;這個過程不僅將稀土的提取工藝廢水高濃度的分離與富集氯化銨,稀土行業標準後廢水的回收,並通過電解過程和太陽能為一個成功的鹽酸和氨水反應堆的復甦、聚合硫酸鐵減少稀土產業生產原材料的回收,也要經過的燃料電池使用將能量回收補充說,處理大量的浪費水的成本為40元,為1600噸/天,包含100g/L的氯化銨來計算,通過這個過程,一代的鹽酸和氨的水可以實現利潤11萬元，這不僅對該國的污水處理和處置還原、穩定和無害的目標;嚴格控制的稀土工業廢水中的重金屬和有毒、聚合硫酸鐵有害物質含量;在安全、環保和經濟復甦的前提下,利用廢水、聚合硫酸鐵廢氣的能量和資源,實現廢水、廢氣治理和綜合利用、節能減排、實現循環經濟發展的目的。
聚合硫酸鐵使用電介質電泳技術和滲透膜分離技術相結合的方法對污水回用處理,實現廢水處理技術創新和科技進步,充分發揮設備的投資和運營效率,適合中國的國情,符合特徵內蒙古自治區的廢水處理新技術、聚合硫酸鐵新技術和新設備。若新技術被廣泛套用,將提高礦山企業在該地區的工業廢水的處理和處置水平,聚合硫酸鐵進一步保護和改善生態環境,在該地區促進我們的經濟、社會和環境的可持續發展。
工業廢水處理
1、印染廢水處理，替代傳統低分子鐵鹽和鋁鹽的混凝劑，相對傳統混凝劑用量大、混凝效率低、有鋁離子等殘留易造成二次污染的特點，聚合硫酸鐵的投加量在150ppm左右，其用量小，對COD和色度的去除率高，最佳ph值條件為：8.0。
2、電鍍污水處理，可做混凝劑和破絡劑。絡合物主要是銅—氨絡合物，其性質穩定，pH=11，難以與鹼、聚鋁等混凝劑直接發生沉澱反應。還可以用作中水回用。
製備方法
聚合硫酸鐵的製備主要有直接氧化法法和催化氧化法。大多數PFS的製備採用直接氧化法，此法工藝路線較簡單，用於工業生產可以減少設備投資和生產環節，降低設備成本，但這種生產工藝必須依賴於氧化劑，如：H2O2、KClO3、HNO3等無機氧化劑。催化氧化法一般是選用一種催化劑，利用氧氣或空氣氧化製備聚合硫酸鐵。以下是製備聚合硫酸鐵的具體操作方法：
雙氧水氧化法：
雙氧水(H2O2)在酸性環境中是一種強氧化劑,可以將亞鐵氧化成三價鐵從而製得聚合硫酸鐵:
2FeSO4 + H2O2+ (1-n/2)H2SO4—→Fe2(OH)n(SO4)3-n/2+ (2-n)H2O
製備過程中,按照生產量和所需要的鹽基度,在反應釜中加入硫酸亞鐵、水和硫酸混合,當溫度升高到30~45℃時,在攪拌過程中,通過加料管在釜底緩慢加入H2O2。H2O2很快將亞鐵氧化成三價鐵,取樣分析待亞鐵濃度降至規定濃度時,停止反應。
利用本法生產聚合硫酸鐵,具有設備簡單、生產周期短、反應不用催化劑、產品不含雜質、穩定性高等特點。但反應過程中, 有H2O2在分解時形成O2氣放出在無催化劑時,起不到氧化作用。要減少O2的產生,需要控制H2O2的投加速度製備工藝為間歇式操作,影響生產效率。H2O2成本比較高,它增加了聚合硫酸鐵的生產成本,不利於工業化生產。
氯酸鉀(鈉)氧化法：
氯酸鉀是廣泛套用於炸藥和火柴工業的強氧化劑,同樣可以將亞鐵氧化成三價鐵:
6FeSO4 + KClO3 + 3(1-n/2)H2SO4 —→ 3[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]+ 3(1-n)H2O + KCl
製備時,將硫酸、硫酸亞鐵和水按比例加入反應釜中,在常溫或稍微高溫度下,攪拌中加入氯酸鉀。檢驗亞鐵離子減少到規定濃度即可結束。
該法生產工藝簡單,設備投資少,產品穩定性好,反應效率高,無空氣污染。產品中含有氯酸鹽,可兼作混凝與殺菌劑。但製品中殘留有較高的氯離子和氯酸根離子,不宜於飲用水處理。同時,由於氯酸鉀價格昂貴,產品成本高。
次氯酸鈉氧化法：
次氯酸鈉屬於鹼性氧化劑,其氧化還原電位較高,理論上能將亞鐵氧化成三價鐵:
2NaClO + 2H2SO4—→K2SO4+ 2H2O + Cl2
生產的氯氣仍為氧化劑,可以將亞鐵氧化成三價鐵。但氯氣會有少量以氣體形式逸出而浪費掉,不能充分利用。同時也會造成環境污染,曾加後處理工序。次氯酸鈉是鹼性氧化劑,製備聚合硫酸鐵時,為了降低pH值, H2SO4的用量較高。用該法製備的聚合硫酸鐵穩定性差,不宜長期保存。
硝酸氧化法：
硝酸為中強氧化劑,與亞鐵反應如下:
FeSO4 +HNO3 —→ Fe(OH)SO4+ NO2
反應生成的NO2又可以起到氧化作用,因而HNO3的氧化效率高。
該法是以工業硫酸亞鐵為原料,採用工業硫酸氧化後以工業濃硝酸氧化。FeSO4:HNO3為1:(0.20~0.30):(0.10~0.32),加入水量小於以上三者總量的20%,於0.1~0.2MPa下，攪拌中通入充足的空氣或氧氣,於50~70℃氧化,102~103℃水解聚合而成。反映周期控制在30~60min以內。
用HNO3氧化時,成本比較低,反應周期短。所得產品濃度高,易於製成固體產品。若選用工業一級品原料,所得產品可用於飲用水處理。但反應中生成的NO2,會造成環境污染,需增加專門吸收裝置予以處理。
綜上所述,直接氧化法雖然工藝簡單,操作簡便,但存在氧化劑用量大,成本高,氧化劑引入的離子需分離出去,反應中產生的有害氣體需專門設備吸收處理等問題,因而難於在工業化生產中普及和套用。但實驗研究中需要少量的聚合硫酸鐵時採用此類方法製備簡單易行。
催化氧化法:
聚合硫酸鐵在工業生產中多採用催化氧化法。
即以硫酸亞鐵及硫酸為原料,藉助催化劑(NaNO2)的作用,利用氧化劑使硫酸亞鐵在酸性介質中被氧化成三價鐵離子。然後用氫氧化鈉中和,調整鹼化度進行水解,聚合反應製得聚合硫酸鐵。
合成方法
聚合硫酸鋁液體，將稀硫酸濃度約3%加入到硫酸亞鐵中，再加入亞硝酸鈉與硫酸亞鐵之比約3：100，通入空氣或者氧氣進行氧化，經水解，聚合反應製得聚合硫酸鐵。
聚合硫酸鐵固體產品的製造方法：
1、利用液體亞鐵為原料，制勝空氣作氧化劑，經過低溫脫水、粉碎、高溫氧化、欣欣然冷卻、調聚、固化、陳化、粉碎到成品完成。
凝聚作用
混凝處理過程中，PFS提供多種組分的核羥基絡合物時，各組分就開始對礦漿中的微粒或者是對水中的膠體顆粒起多種混凝作用。那些相對分子質量較小的高價絡離子被原水中的負電性膠粒和懸浮物吸引進入緊密層，起了壓縮膠粒的雙電層、降低ζ電位的作用，使膠粒迅速脫穩聚沉。無機高分子凝結劑的相對分子質量增大，伸展度增大觸點增多，粒間的吸附作用增大。在溶液中PFS提供大量的大分子絡合物及疏水性氫氧化物聚合體，具有較好的吸附作用。但PFS在溶液中多種核羥基絡合物不同於有機高分子絮凝劑，這些高分子物的相對分子質量遠小於有機絮凝劑的相對分子質量。其分子的大小與結構特點，使這些絡離子在混凝中具有較強的吸附中和作用，因此PFS溶液中的高價大分子絡離子在混凝中的主要貢獻是吸附中和膠粒的電荷和兼有粒間團聚作用。PFS絮團的表面積大、表面能高，結構緊湊緻密有一定的強度，在沉降過程中對膠體顆粒的吸附量大，具有吸附共沉澱作用且容易發生卷掃沉積現象，沉澱物容積小且沉降速度快，大大提高了PFS的混凝效果。
性能指標測定
(1) 密度測定
用測量範圍為1.400 g· mL～1.500 g· mL 的比重計測定20℃聚合硫酸鐵溶液的密度。
(2) pH值測定
用pH計測定聚合硫酸鐵的pH值。
(3) 黏度測定
用已知黏度計常數的品氏毛細管黏度計在20±0.1℃的恆溫水槽中測定聚合硫酸鐵的黏度。
水淨化
自來水廠存在的問題
（1）鋁的毒性危害，鋁是一種慢生毒物，隨水進入人體後會積蓄在腦細胞等組織中，長期飲用鋁混凝劑處理的自來水會引發老年痴呆症、心血管病、骨質疏鬆、腎功能紊亂等多種頑症。根據國際老年痴呆協會中國委員會的資料，全球老年痴呆症患者2400多萬，其中中國患者700多萬，且每年以30萬新增病人的速度增加。西方已開發國家飲用水水質標準中鋁的許可含量為0.05毫克/升。我國自來水水中的鋁含量超過此值好幾倍。
（2）供水管道腐蝕問題，由於自來水管道電化學腐蝕問題沒有解決，用戶龍頭水的濁度、色度、鐵含量、細菌等水質指標值而大幅度升高了，導致自來水質進一步惡化。由於腐蝕，供水金屬管道內壁上產生了腐蝕，水流阻力不斷增大，供水電耗隨之逐年增高，由此造成了巨大的電能損耗。供水管道腐蝕穿孔後，大量自來水白白地漏走了，同時供水管道使用壽命大幅度縮短。
注意事項
因原水性質各異，應根據不同情況，現場調試或作燒杯試驗，取得最佳使用條件和最佳投藥量以達到最好的處理效果。
1 使用前，將本產品按一定濃度（10-30%）投入溶礬池，注入自來水攪拌使之充分水解，靜置至呈紅棕色液體，再兌水稀釋到所需濃度投加混凝。水廠亦可配成2-5%直接投加，工業廢水處理直接配成5-10%投加。
2 投加量的確定，根據原水性質可通過生產調試或燒杯實驗視礬花形成適量而定，制水廠可以原用的其它藥劑量作為參考，在同等條件下本產品與固體聚合氯化鋁用量大體相當，是固體硫酸鋁用量的1/3-1/4。如果原用的是液體產品，可根據相應藥劑濃度計算酌定。大致按重量比1:3而定。
3 使用時，將上述配製好的藥液，泵入計量槽，通過計量投加藥液與原水混凝。
4 一般情況下當日配製當日使用，配藥需要自來水，稍有沉澱物屬正常現象。
5 注意混凝過程三個階段的水力條件和形成礬花狀況。
(1) 凝聚階段：是藥液注入混凝池與原水快速混凝在極短時間內形成微細礬花的過程，此時水體變得更加渾濁，它要求水流能產生激烈的湍流。燒杯實驗中宜快速（250-300轉/分）攪拌10-30S，一般不超過2min。
(2) 絮凝階段：是礬花成長變粗的過程，要求適當的湍流程度和足夠的停留時間（10-15min），至後期可觀察到大量 礬花聚集緩緩下沉，形成表面清晰層。 燒杯實驗先以150轉/分攪拌約6分鐘，再以60轉/分攪拌約4分鐘至呈懸浮態。
(3) 沉降階段：它是在沉降池中進行的絮凝物沉降過程，要求水流緩慢，為提高效率一般採用斜管（板式）沉降池（最好採用氣浮法分離絮凝物），大量的粗大礬花被斜管（板）壁阻擋而沉積於池底，上層水為澄清水，剩下的粒徑小、密度小的礬花一邊緩緩下降，一邊繼續相互碰撞結大，至後期余濁基本不變。燒杯實驗宜以20-30轉/分慢攪5分鐘，再靜沉10分鐘，測余濁。
6 強化過濾，主要是合理選用濾層結構和助濾劑，以提高濾池的去除率，它是提高水質的重要措施。
7 本產品套用於環保、工業廢水的處理，使用方法與制水廠大體相同，對高色度、高COD、BOD的原水處理，輔以助劑作用效果甚佳。
8 採用化學混凝法的企業，原用的設備無需作大的改造，只需增設溶礬池即可使用本產品。
9 本產品須保存在乾燥、防潮、避熱的地方（< 80℃，切勿損壞包裝，產品可長期儲存）。
10 本產品必須溶解才能使用，溶解設備和加藥設施應採用耐腐蝕材料。
檢測方法
國家標準GB14591-93（淨水劑合硫酸鐵）使用重鉻酸鉀法測定全鐵便是。
方法步驟如下：在酸性溶液中，用氯化亞錫將三價鐵還原為二價鐵。過量的氯化亞錫用氯化汞予以除去，然後用重鉻酸鉀標準滴定溶液滴定。
七、安全技術說明書MSDS
聚合硫酸鐵MSDS化學品安全技術說明書
危害及防護
危險性
健康危害：本品對皮膚、黏膜有刺激作用。吸入高濃度可引起支氣管炎，個別人可引起支氣管哮喘。誤服量大時，可引起口腔糜爛、胃炎、胃出血和黏膜壞死。慢性影響：長期接觸可引起頭痛、頭暈、食慾減退、咳嗽、鼻塞、胸痛等症狀。
燃爆危險：本品不燃。
急救措施
皮膚接觸：立即脫去污染的衣著，用大量流動清水沖洗至少15分鐘。就醫。
眼睛接觸：立即提起眼瞼，用大量流動清水或生理鹽水徹底沖洗至少15分鐘。就醫。
吸入：迅速脫離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。如呼吸困難，給輸氧。如呼吸停止，立即進行人工呼吸。就醫
食入：用水漱口，給飲牛奶或蛋清。就醫。
消防措施
滅火方法：消防人員必須穿全身耐酸鹼消防服。
滅火劑：乾燥砂土。
泄漏應急處理
應急處理：隔離泄漏污染區，限制出入。建議應急處理人員戴防塵面具（全面罩），穿防酸鹼工作服。不要直接接觸泄漏物。
小量泄漏：避免揚塵，用潔淨的鏟子收集於密閉容器中。
大量泄漏：用塑膠布、帆布覆蓋。在專家指導下清除。
操作處置與儲存
操作注意事項：密閉操作，局部排風。操作人員必須經過專門培訓，嚴格遵守操作規程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防塵口罩，戴化學安全防護眼鏡，穿橡膠耐酸鹼服，戴橡膠耐酸鹼手套。遠離易燃、可燃物。避免產生粉塵。避免與鹼類、醇類接觸。尤其要注意避免與水接觸。搬運時要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。配備泄漏應急處理設備。倒空的容器可能殘留有害物。
儲存注意事項：儲存於陰涼、乾燥、通風良好的庫房。遠離火種、熱源。相對濕度保持在75%以下。包裝必須密封，切勿受潮。應與易（可）燃物、鹼類、醇類等分開存放，切忌混儲。不宜久存，以免變質。儲區應備有合適的材料收容泄漏物。
控制防護
職業接觸限值
中國MAC(mg/m3)：未制定標準
TLVTN：ACGIH 2mg/m3
TLVWN：未制定標準
工程控制：密閉操作，局部排風。提供安全淋浴和洗眼設備。
呼吸系統防護：可能接觸其粉塵時，應該佩戴自吸過濾式防塵口罩，緊急事態搶救或撤離時，建議佩戴空氣呼吸器。
眼睛防護：戴化學安全防護眼鏡。
身體防護：穿橡膠耐酸鹼服。
手防護：戴橡膠耐酸鹼手套。
環境危害：通常對水體是稍微有害的，不要將未稀釋產品接觸地下水，水道或污水系統。
其他防護：工作現場禁止吸菸、進食和飲水。工作完畢，淋浴更衣。單獨存放被毒物污染的衣服，洗後備用。保持良好的衛生習慣。
穩定性和反應活性
穩定性：比較穩定
禁配物：易燃或可燃物、鹼類、水、醇類。
避免接觸的條件：潮濕空氣。
聚合危害：無危物
毒理學資料
急性毒性：
LD50：3730 mg/kg(大鼠經口)
LC50：QYSEM-0810
廢棄處置
廢棄處置方法：根據國家和地方有關法規的要求處置。或與廠商或製造商聯繫，確定處置方法。
運輸信息
危險貨物編號：81045
UN編號：1726
包裝標誌：防雨、防潮
包裝類別：O52
包裝方法：25kg、50kg裝，內襯聚乙烯袋的塑膠編織袋
運輸注意事項：
鐵路運輸時應嚴格按照鐵道部《危險貨物運輸規則》中的危險貨物配裝表進行配裝。起運時包裝要完整，裝載應穩妥。運輸過程中要確保容器不泄漏、不倒塌、不墜落、不損壞。嚴禁與易燃物或可燃物、鹼類、醇類、食用化學品等混裝混運。運輸時運輸車輛應配備泄漏應急處理設備。運輸途中應防曝曬、雨淋，防高溫。
法規信息
化學危險物品安全管理條例 (1987年2月17日國務院發布)，化學危險物品安全管理條例實施細則 (化勞發[1992] 677號)，工作場所安全使用化學品規定 ([1996]勞部發423號)等法規，針對化學危險品的安全使用、生產、儲存、運輸、裝卸等方面均作了相應規定。
使用方法
本產品廣泛套用於生活飲用水，工業循環水及化工、石油、礦山、造紙、印染、釀造、鋼鐵、煤氣等行業工業廢水的淨化處理，對不同地區不同種類的水源均能達到理想的效果。
使用時，一般將液體聚合硫酸鐵配成10%--50%的水溶液（在源水濁度較高時可直接投加），固體聚合硫酸鐵配成10%--30%的水溶液，然後根據具體情況將配好的溶液按最佳的條件和藥量投入，經充分攪拌後可得到最佳的混凝效果。
用量可根據原水的不同渾度，測定最佳投藥量，一般混濁（濁度在100-500mg/L）水，每千噸使用本品30-50公斤，非飲用水高濁度工業污水可適當投加量 。
工業廢水處理時，將一等品聚合硫酸鐵稀釋至1-2倍的水溶液。在源水濃度較高、處理水量較大時，可直接投加。然後根據試驗室模擬試驗的結果按最佳的工藝條件和藥量投加，經充分攪拌、混凝沉降後，可以得到澄清的出水。
