聚合硫酸铁盐基度受哪些因素影响？

聚合硫酸铁盐基度受哪些因素影响？

1.物料配比对聚合硫酸铁盐基度的影响

在常温下，当酸度值和氧化剂输入量相同时，改变物料配比可以提高反应速率，获得较高质量的聚合硫酸铁。当硫酸亚铁与硫酸的摩尔比为：1/1.20、1/1.25、1/1.30、1/1.35、1/1.40、1/1.45和1/1.50时，聚合硫酸铁的盐基度B(%)分别为11.8和12.5，从图1可以看出，当物料比为1/1.25和1/1.45时，盐基度较高。在实际生产中，考虑到节约成本等问题，当物料配比为1/1.45时，硫酸亚铁添加过多，成本过高。综合考虑实际投料比为1/1.25左右。

2.温度对聚合硫酸铁盐基度的影响

对于大多数化学反应，当反应物浓度不变时，加热可以提高反应速率。实验结果表明，聚合硫酸铁的盐基度B(%)为8.7、8.8、9.7、10.2、11.9、13、11.4和65，其他条件不变。可以看出，聚合硫酸铁的盐基度随着反应温度的升高而增加。当反应温度升至55时，聚合硫酸铁的盐基度达到较高水平，且随着连续加热，盐基度变化不大。因为这个实验是一个放热反应，如果温度过高，一方面会引起氧化剂的部分分解，为了达到同样的效果，会增加氧化剂的用量；另一方面，高温也会导致聚合硫酸铁分解产生沉淀，降低絮凝能力。综合考虑，反应温度应控制在55左右。

3.酸度对聚合硫酸铁盐基度的影响

常温常压下，pH分别为1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0，其他因素相同，聚合硫酸铁的盐基度分别为8.7、10.2、12.1、12.8、12.0、11.8，结果如图3所示。从图3可以看出，盐基度随着酸碱度的增加而降低.原因是在水解过程中，氢氧根离子和硫酸根离子与铁离子的配位是一种竞争关系。当SO42-较少时，更多的氢氧根离子与铁离子结合，导致产物盐基度较高，而过量的硫酸根离子，导致Fe2(SO4)3而不是PFS。在保证产品质量合格和一定反应速度的前提下，浓硫酸的较佳用量为4.3 mL，当pH为2.5-3时，硫酸亚铁与硫酸的摩尔比为1: 1.25，此时盐基度较高。

4.氧化剂添加速率对聚合硫酸铁盐基度的影响

氧化剂氯酸钾的加入速度直接影响反应效果，加入速度慢，有利于物料的充分接触。但反应时间太长、太慢、太晚，使Fe2(SO4)3水解沉淀，不利于工业化生产。在实验过程中，我们试图加快添加速度，但还原性物质(按Fe2计算)的含量明显增加，Fe2的转化率达不到国家标准，因为这个反应是，所以经过反复实验，认为2.5h内连续均匀添加效果更好。

5.氧化剂用量对聚合硫酸铁盐基度的影响

在常温常压下，向烧瓶中加入一定量的FeSO47H2O86g、浓H2SO4(98%)4mL和H2O100mL，缓慢加入3、6、9、12、14g氯化钾，反应结束后测量其盐基度。结果如图4所示。由于硫酸亚铁溶液中加入了氯酸钾，反应中会释放出大量的热量，因此必然会消耗和分解一部分氯酸钾。所以在氧化过程中低温缓慢滴加双氧水，溶液颜色逐渐加深。经过多次实验，从图3中发现，当氯酸钾用量达到6g，硫酸亚铁与氯酸钾的摩尔比为1:0.1时，红棕色液体的颜色不再加深，说明Fe2已经基本氧化，符合实验要求。如果氯酸钾的用量不断增加，溶液的体积会增加，总铁含量会降低。所以硫酸亚铁与高氯酸钾的摩尔比为1:0.1。

6.聚合时间对聚合硫酸铁盐基度的影响

从图5可以看出，反应时间对聚合硫酸铁的合成有很大的影响。反应时间越短，不完全聚合反应将导致产物的低聚合度和低盐基度。聚合度与絮凝效果密切相关。聚合度越大，形成的明矾花越大，絮凝效果越好。但时间过长，碱度略有下降，生产成本增加。通过实验确定反应时间为2.5h。

7.聚合硫酸铁固化后盐基度的变化

在上述较佳条件下，制备聚合硫酸铁经静置固化。当静置时间(h)为0、24、48和72时，聚合硫酸铁的盐基度(%)分别为12.4、12.1、11.8、11.8和11.7。因此，随着静置时间的延长，聚合硫酸铁的盐基度呈下降趋势，但总体下降幅度较大，存放48小时后，其盐基度基本稳定。因此，如图6所示，当分析聚合硫酸铁的盐基度时，反应结束后立即进行的分析会使结果略高，储存48小时后基本可以达到稳定。这是因为水解聚合反应不是瞬间完成的，溶液在相当长的时间内处于非平衡亚稳态。在这个熟化期，随着反应的进行，水解产物的形态和组成不断变化，溶液的pH值也随之变化，所以盐基度随时间而变化。