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      行業新聞
      影響聚合硫酸鐵鹽基度的因素
      發布時間:2018-4-8 16:11:51 點擊率:

          聚合硫酸鐵的生產工藝條件對聚合硫酸鐵鹽基度的影響:
          1、物料比對聚合硫酸鐵鹽基度的影響
          在常溫下,當酸度值和氧化劑投入量都相同時,改變物料比能提高反應速率并且能得到更高品質的聚合硫酸鐵。當物料比(硫酸亞鐵與硫酸的摩爾比)分別為:1/1.20,1/1.25,1/1.30,1/1.35,1/1.40,1/1.45,1/1.50時,聚合硫酸鐵的鹽基度B(%)為11.8,12.3,11.6,11.2,12.1,12.5,12.1,結果見圖1。由圖1可見,當物料比為1/1.25和1/1.45時鹽基度最高,實際生產中考慮到成本節約等問題,當投料比為1/1.45時,加入的硫酸亞鐵過多,成本過高。綜合考慮實際投料比為1/1.25左右最佳。

      物料比對鹽基度的影響

          2、溫度對聚合硫酸鐵鹽基度的影響
          對于大多數化學反應來說,當反應物濃度不變時,加熱能提高反應速率。實驗結果表明,在其他條件不變的情況下,當反應溫度(℃)分別為30,35,40,45,50,55,60和65時,聚合硫酸鐵的鹽基度B(%)分別為8.7,8.8,9.7,10.2,11.9,13,11.4和10.8。由此可知,聚合硫酸鐵鹽基度隨反應溫度的升高而升高,當反應溫度升至55℃時,聚合硫酸鐵的鹽基度已達到較高水平,繼續升溫鹽基度變化幅度不大。由于本實驗為放熱反應,若溫度過高,一方面會引起氧化劑部分分解,為了達到同樣的效果,必將增加氧化劑用量;另一方面,溫度高也會使聚合硫酸鐵發生分解產生沉淀,降低絮凝能力。綜合考慮,反應溫度控制為55℃左右較適宜。

      反應溫度對鹽基度的影響


          3、酸度對聚合硫酸鐵鹽基度的影響
          在常溫常壓下,pH為1.5,2.0,2.5,3.0,3.5,4.0,其他因素相同情況下,聚合硫酸鐵的鹽基度分別為8.7,10.2,12.1,12.8,12.0,11.8,結果見圖3。由圖3可知,隨著pH的增大,鹽基度呈下降趨勢。原因是在水解過程中,氫氧根離子和硫酸根離子與鐵離子的配合是競爭關系,SO42-少時,較多的氫氧根離子結合鐵離子,使得產物鹽基度較高,而硫酸根離子過量,生成物已經成為Fe2(SO4)3,并非PFS。在保證產品質量合格及一定反應速度的前提下,濃H2SO4的最佳用量為4.3mL,pH為2.5到3時,硫酸亞鐵與硫酸的摩爾比為1:1.25,此時鹽基度最高。

      pH對鹽基度的影響


          4、氧化劑加入速度對聚合硫酸鐵鹽基度的影響
          氧化劑氯酸鉀的加入速度直接影響反應效果,加入速度較慢,有利于物料的充分接觸,但反應時間過長,加入太慢、太遲又易使Fe2(SO4)3發生水解,產生沉淀,不利于工業化生產,實驗過程中,嘗試著加快加入速度,但使得還原性物質(以Fe2+計)的含量明顯增加,Fe2+的轉化率無法達到國家標準,這是因為本反應是一個放熱反應,加入速度過快,一則使得氯酸鉀不能與物料充分接觸,二則放熱使溫度升高,促使了氯酸鉀的分解。故經過反復實驗,認為控制在2.5h之內連續均勻加入較好。

      氧化劑對鹽基度的影響


          5、氧化劑用量對聚合硫酸鐵鹽基度的影響
          在常溫常壓下,加入定量的FeSO47H2O86g、濃H2SO4(98%)4mL、H2O100mL于燒瓶中,用慢慢加入3,6,9,12,14g不同量的KClO3,反應完后測其鹽基度。結果見圖4。由于氯酸鉀加入到硫酸亞鐵溶液中,反應會放出大量的熱,因此不可避免地要消耗一部分氯酸鉀會分解。為此,氧化過程采用在低溫下將過氧化氫慢慢地滴入,溶液的顏色逐漸加深。經過多次實驗并由圖3發現,當氯酸鉀用量達6g,硫酸亞鐵與氯酸鉀的摩爾比為1:0.1時,生成的紅棕色液體的顏色不再加深,說明Fe2+已基本被氧化,達到實驗要求,繼續增加氯酸鉀用量,溶液體積增加,全鐵含量降低。因此,選擇硫酸亞鐵與過氯酸鉀的摩爾比為1:0.1。

      反應時間對鹽基度的影響


          6、聚合反應時間對聚合硫酸鐵鹽基度的影響
          從圖5可知,反應時間對聚合硫酸鐵的合成有很大的影響,反應時間越短,則聚合反應不完全,產品的聚合度低,鹽基度;聚合度與絮凝效果的好壞有密切的關系,聚合度越大,其形成的礬花越大,絮凝效果越好。但時間過長,鹽基度反而略有下降,并且增加了生產成本。通過實驗確定反應時間為2.5h。
          7、聚合硫酸鐵經過熟化后鹽基度的變化
          在上述各最佳條件下,將制得聚合硫酸鐵靜置熟化,當靜置熟化時間(h)分別為0,24,48和72時,聚合硫酸鐵的鹽基度(%)分別為12.4,12.1,11.8,11.8和11.7由此可知,隨著聚合硫酸鐵靜置熟化的時間越長,鹽基度呈下降的趨勢,但總體下降幅度不是很大;存放48h后,其鹽基度已基本趨于穩定。因此如圖6,在分析聚合硫酸鐵的鹽基度時,反應結束就馬上分析會造成結果略微偏高,存放48h后可基本達到穩定。這是由于水解聚合反應并非瞬間完成,在相當時間內,溶液均處于非平衡介穩狀態。在此熟化期內,隨著反應進行,水解產物形態組成也不斷變化,溶液pH值也相應變化,因而出現鹽基度隨時間發生變化的現象。

      熟化時間對鹽基度的影響

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