聚合硫酸鐵(PFS)

簡介

名稱：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

性能指標：符合中華人民共和國國家標準《凈水劑聚合硫酸鐵》（GB14591-93）

應用特點

與其他無機絮凝劑相比具有以下特點：

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. 凈水效果優良，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值范圍寬為4-11，最佳PH值范圍為6-9，凈化后原水的PH值與總堿度變化幅度小，

對處理設備腐蝕性??；

6. 對微污染、含藻類、低溫低濁原水凈化處理效果顯著，對高濁度原水凈化效果尤佳；

7. 投藥量少，成本低廉，處理費用可節省20%-50%。

產品優越性能： 

1、產品無毒無害、安全可靠，按照我國《食品安全性毒理學評價程序》規定，對該產品聚合硫酸鐵（SPFS或PFS）進行毒性試驗，即經急性LD50試驗結果屬于無毒產品；再經蓄積毒性試驗、亞急性毒性試驗、微核試驗及致畸變等試驗，均呈陰性結果，證實該產品（PFS）無毒，生產所用原料硫酸亞鐵是符合國家標準GB10531-89飲用水用的標準要求。

2、無鐵離子和鐵殘留量的水相轉移。過濾前水的鐵含量為0.28mg/L（國家《生活飲用水衛生規范》中鐵含量為0.3mg/L），濾后出水的鐵含量<0.05mg/L；且濾后出水為無色。

3、在凈化生活飲用水混凝過程中，該產品表現出：混凝速度快，形成礬花粗大，沉降迅速，出水濁度低；如原水的平均濁度為33NTU，（水溫平均為18.7℃）PFS平均投加量為37.5 mg/L ，待濾水的平均濁度為0.97NTU；濾后水的平均濁度0.085NTU（相比之下用硫酸鋁投加做平行試驗，其待濾水的平均濁度為1.1NTU；濾后水的平均濁度為0.29NTU）。

方法事項

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，將上述配制好的藥液，泵入計量槽，通過計量投加藥液與原水混凝。

4、一般情況下當日配制當日使用，配藥需要自來水，稍有沉淀物屬正?，F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

后期可觀察到大量 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，為提高效率一般采用斜管

（板式）沉降池（最好采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

于池底，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，至后期余濁基本不變。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、本產品應用于環保、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、采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、本產品須保存在干燥、防潮、避熱的地方（< 80oC，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采用耐腐蝕材料。

制備方法

聚合硫酸鐵的制備主要有直接氧化法和催化氧化法。大多數PFS的制備采用直接氧化法，此法工藝路線較簡單，用于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于氧化劑，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制備聚合硫酸鐵。以下是制備聚合硫酸鐵的具體操作方法：

（1）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制得聚合硫酸鐵:

2FeSO4 + H2O2+ (1-n/2)H2SO4—→Fe2(OH)n(SO4)3-n/2+ (2-n)H2O

制備過程中,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的投加速度制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,不利于工業化生產。

（2）氯酸鉀(鈉)氧化法：氯酸鉀是廣泛應用于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 　制備時,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。但制品中殘留有較高的氯離子和氯酸根離子,不宜于飲用水處理。同時,由于氯酸鉀價格昂貴,產品成本高。

（3）次氯酸鈉氧化法：次氯酸鈉屬于堿性氧化劑,其氧化還原電位較高,理論上能將亞鐵氧化成三價鐵:

2NaClO + 2H2SO4—→Na2SO4+ 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,曾加后處理工序。次氯酸鈉是堿性氧化劑,制備聚合硫酸鐵時,為了降低pH值, H2SO4的用量較高。用該法制備的聚合硫酸鐵穩定性差,不宜長期保存。

（4）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,采用工業硫酸氧化后以工業濃硝酸氧化。FeSO4:HNO3為1:(0.20~0.30):(0.10~0.32),加入水量小于以上三者總量的20%,于0.1~0.2MPa下，攪拌中通入充足的空氣或氧氣,于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,易于制成固體產品。若選用工業一級品原料,所得產品可用于飲用水處理。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。

（5）催化氧化法:聚合硫酸鐵在工業生產中多采用催化氧化法。

即以硫酸亞鐵及硫酸為原料,借助催化劑(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。然后用氫氧化鈉中和,調整堿化度進行水解,聚合反應制得聚合硫酸鐵。

個體防護

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：穿橡膠耐酸堿服。

手防護：戴橡膠耐酸堿手套。

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：工作現場禁止吸煙、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，洗后備用。保持良好的衛生習慣。

處置方法

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，穿橡膠耐酸堿服，戴橡膠耐酸堿手套。遠離易燃、可燃物。避免產生粉塵。避免與堿類、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：儲存于陰涼、干燥、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、堿類、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。