铁泥制备聚合硫酸铁反应的条件优化

铁泥制备聚合硫酸铁反应的条件优化由兰氏化学手册我们可以件七水合硫酸亚扶随温度的变化苴溶解度的变化情况,制得图 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 如卜；《丢莒S、*翌灌務温度比）图弘1七水令硫履亚铁妁搐解度曲线Fig.3-IThesolubilitycurveofsevenhydratedferrousmlfatc由图我们叫以看出，七水音硫酸师傑溶解度I#着温度的升高呈现出先増加后減少的趋势.60r时在水中的洛解度最人。为了尽町能地减少水的出最，同时也为了绘人限度地潯解烘泥中的硫酸亚诜*我们选择酸溶时的温度600在酸溶完毕后*趁憩将诜泥屮的戟渣过滤除去、减少硫腹业谀的流火。3.2.1.2硝酸他化氧化inrffi酸催化氧化成本较低.且所得产品可用于处理怨用水,所u实验开始我们选择出硝酸作催化剂來催化氧化制得聚合硫酸铁•铁泥55.6g,硝酸用ffl5.82g,催化氧化反应温度60-C,考察不同硫酸战对聚介硫酸恢的影响，实验数据见农3・1。/＜3-1硫酸用量对聚介硫酸铁的形响Table3・lTheeffectofsuIAiricaciddosageonPolymericFerricSulfate酸与铁泥犀尔比亚铁儈量％（国标V0」）全恢金ft%（国标＞11盐基度％（国标8J6）0.8:10.00558.4负值0.5:10.005510.481.85025:10.01411.06530.13:1>0.212.28—ih上表我们可以清楚地看到,随着硫酸最的减少,产站的盐基度指标有所增加,但仍远远达不到国家 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ,随腐硫酸：il的继续减少，盐At度反而会受到很人影响¥致不介格，并F1亚饮倉乗也超标。导致上述结果出现的原因是，幷硫酸与铁泥的靡尔比为（）.x：i时，硫酸与铁离子的比值（k）过人，川能已经超过了1.5,此时铁离子很难水解，无氢氧根离子的生成，结果盐基度出现负值;当硫酸量减少时,此时k值小丁•1.5,铁离子的水解程度会随着硫酸乗的减少而逐渐增加，因而盐某度的值也会相应增加：但半硫酸最继续减少时,铁离子的水解程度人丿、增加，反而会使溶被中出现过多的氢氧化铁或鳧基硫酸铁沉淀.从而严重影响产品质就。这组实验虽然没仃高盐基度值，但却帮助我们找到比较合适的硫酸投加晟。另外,我们也注意到,不论硫酸量的多少,最终产品的盐基度均未能达到国家标准。我们知道，在酸性条件下,铁的各种形态中，亚铁离子是最稳定的形态,所以酸性条件越强，亚铁离子越是难以氧化，而硝酸本身是一种强酸，在加入初期，由J：溶液的酸性增强，极丿、地阻FJ了亚铁离了的氧化，再加上硝酸催化氧化的速度本身就比较慢，使亚铁离子不能及时地氣化、水解、聚介，所以盐皐度总是不介格。想要使盐阜度介格，就耍设法加快催化氧化的反应速度。3.2.1.3双氧水氧化硝酸的催化氧化速度较慢，I大I此，我们考虑使用一种氣化剂来氧化硫酸亚铁，加快反应速度，观察产品的质代惰况，铁泥55.6g,硫酸与铁泥摩尔比为0.25：1,反应温度为60°C.考察不同双氧水用駅对聚合■硫酸铁的影响，实验数据见3-2：&3・2双冠水用笊对聚介硫酸铁的影响Table3-2TheefleetofhydrogenperoxidedosageonPolymericFerricSulfate双氣水用量/g亚铁含量％（川标＜0.1）全铁含fit%（国标＞11）盐基度％（国标8・16）14.7>0.27.394约12.43212>0.2&133约13.37211>0.29.287约13.21由匕表吋知，用双氧水作氧化剂制得的聚合硫酸铁，盐基度的指标均符合国家标准。全恢含量稍仃不足，接近标准。最主要的是亚铁的测定指标一直是人j:国家标准。全铁含童的不足可以通过减少水就来调节。关于亚铁含罐，我们在实验中，用快速定性的氨水检测法发现亚铁离子已儿乎没有,而在高徒酸钾标准溶液的滴定检测中,亚铁含鼠却是超标的,考虑可能有其他因素的干扰.由此,我们做了两个对比实验：一个是在蒸怖水口加入儿滴双氧水.发现金少磧双氧水的水溶液消耗的高铉酸钾标准溶液也很藝，而11通过加热的方式难以公除：另外，用纯的硫酸亚饮在柑同的条件卜做实验，也会出现亚铁倉凤过高的现象。由此，町以阜木上确定亚饮离了侖駅的偏高，是由稍过駅的双氧水引起的。如何有效的去除产品中残留的双氧水,又不影响溶液滴定和产品的质鼠,是解决此问题的关谜。3.2.1.4联介氧化从上述的实验中我们町以看出，单独使用硝酸或权氧水都不能使产品的指标全部合格,还注意到，用这两种 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 得到的产品质量指标有一个互补的关系。我们 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 了用硝酸和双氣水联介氧化的实验，并在同一条件K做了稳定性实验，铁泥55.6g.硫酸与铁泥摩尔比为0.25:1,双氧水3g,硝酸5.82g,实验结果如卜•：?＜3-3聚介硫战铁稳定性实验Table3-3StabilityexperimentofPolymericFerricSulfate編号亚铁含量%（国标＜0・1）全铁含岳%（国标＞11）盐基度%（国标8-16）10.056712.2795.62220.016813.5549.50830.041412.7687.504通过做稳定实验发现，亚诙倉就及全恢含处指标均完全介格，盐族度也仃了比较人的提爲.接近国家标｝1F.仃的茂至已经达到国家标弁.接卜來我们将对此实脸条件进行优化处理，优化的対彖包括催化剂及氧化剂用最、温度和硫酸最等。3.2.2反应条件的影响3.22.1双氧水用鼠的影响取铁泥66.7g,经对铁泥滴定分析，得出铁泥中硫酸亚铁金吊约为60%.折介硫酸亚铁摩尔数约为0.144mol,硫酸、硝酸与硫酸亚铁摩尔比为0.4:1和0.5:1.考察不同的双氧水用凤对聚介硫酸诜的影响，实验结果如表3・4所示。衣3二欢氧水用量对聚介硫酸铁的妙响Tablc34ThecfbclofhydrogenperoxidedosageonPolymericFerricSult加e双氧水与硫酸亚诜烽尔比亚饮含凤％（国标C0.1）全铁含显:％（国标＞11）盐基度％（国标8-16）0.22:10.016112.7687.4620.29:10.055211.9636.8040.37:10.030314.1447.472从以上结果我们町以看岀，三个实验的盐卑度均稍低亍国家标准，双氧水用赧的蚩少对产品的质量影响不太大，暂且用此实验组中双氧水较小的量做卜面的实验。即双氣水与硫酸亚铁摩尔比为0.22:1«3.2.2.2硫酸用吊的影响収铁泥66.7g（约含硫酸亚铁0」44mol）,双氧水与硫酸亚铁摩尔比为0.22:1，硝酸与硫酸亚铁的摩尔比为0.5:1,考察不同的硫酸用最对聚介硫酸铁的影响,实验结果如表3-5所示。左3-5硫酸用杲対聚介硫檢铁的影响Table3・5TheeffectofsulfuricaciddosageonPolymericFerricSulfate硫酸与硫酸亚铁靡尔比亚铁含fit%（国标＜0.1）全铁含晴％（国标＞11）盐基度覧（国标8-16）0.40:10.016112.7687.4620.35:10.048811.0269.0860.30:10.086211.9839.714由结果可知,随硫酸量的减少,盐基度的值在增加,所仃有必要继续减少硫酸量,看盐垄度如何变化。饱和硫酸饮的饮离了与硫酸根的摩尔比为1:1.5。在饱和悄况卜铁离子无法水解，肖硫酸根的就不足时，部分游离的佚离子町以进行水解，砸着硫酸的駅减少,町以水解的铁离子的最就会増多，因此盐基度便会提髙。但是,随着礎酸最的减少,产品静置一段时间后，沉淀的质杲会仃所增加，这是我们不希鹽看到的，所以硫酸最需耍根据情况选择介适的駅。综介考世后，在此确定硫酸与硫酸亚铁靡尔比为0.4:1.3.2.23催化剂用駅的影响収铁泥66.7g（约含硫酸亚铁0.144mol）,双氧水与硫酸亚铁摩尔比为0.22:1,硫酸与硫酸亚铁摩尔比为0.4:1.考察不同的催化剂硝酸用最对聚合硫酸铁的膨响,实验结果如表3-6所示./<3-6硝酸用斎对聚合備酸铁的影响Table3・6TheeffectofnitricaciddosageonPolymericFerricSulfate硝酸与硫酸亚铁摩尔比亚铁含最％（国标＜0.1）全铁含最％（国标＞11）盐基度％（国标8-16）0.50:10.016112.7687.4620.42:10.088213.6729.6530.33:10.031614.03811.8690.17:113.2925.274何结果可以看到随着硝酸鼠的减少,盐基度这•指标提高较为明显,并且能够达到比较理想的结果。硝酸駅的减少，冇利j:降低体系的酸性，从而会仃益丁•铁离子的水解，所以有助于提高盐慕度.但当硝酸的帚继续减少时,盐基度的数值不再増加,反而急剧卜降。这是由r硝酸量降低到淀程度时，催化氧化反应所需要的催化剂的昼严重不足,导致氧化反应进行不彻底.产品中亚铁倉炭过高，三价铁的倉廣就会减少，总体的水解程度就会减弱,所以，盐基度的数值也人幅降低.综合考虑给方面因素,在此确定硝酸与硫酸亚铁的摩尔比为0.33:1・3.22.4反应温度的影响上述所仃实验均是在60°C卜进彳J：催化氧化，反应时何比较长。为了能够缩短反应时fuj.采取提高反应温度的描施观察反应效果。试验条件为：恢泥66.7g（约含•硫酸亚铁0.144mol）,双氧水与硫酸亚铁摩尔比为0.22:1,硫酸与硫酸亚铁摩尔比为0.4:1,催化剂硝酸与硫酸亚铁的摩尔比为0.33:1.考察不同温度F对聚合硫酸佚的影响,实验结果见表3-7.衣3-7反应镒度对聚合麒酸铁的影响Table3・7TliceffectofreactiontemperatureonPolymericFerricSulfate温度厂C反应时间/h亚铁含量％（国标〈0・1）全铁含吊％（国标〉11）盐離度％（国标8-16）60140.034614.03811.8697090.010913.26013.3208090.048912.43912.889从丈验数据我们可以存出.捉离温度町以降低反应所石的活化能，使反应能够较快进行，缩短反应时间，当继续提高温度时，反应速度不再变化，产品的各项指标仃所卜.降。所以，催化氧化反应的最适温度为70-Co3.3硫酸亚铁的催化氧化动力学研究任以恢泥为原料制备聚介硫酸诜的过出小，疋时以业俗酸钾林准滴定溶液测定业恢离子的倉m,ri至无亚饮离子，反应终止，以此來观察齐反应因索对亚铁离子氧化速率的影响，其中，定义亚铁离子的氧化速率r为：/=吨打&=0]-[門)//其中a代表反应开始时的数值,b代表反应终止时的数值,t代表反应从开始到终止所耗甘间＜h).硫酸用量、双氧水用量、硝酸催化剂的用量以及空气的通入量都有可能对亚铁离子的氧化速率仃不同程度的关系，所以本文就着匝芳察这儿个因素对亚饮离了氧化的影响情况.33.1硫酸用最对反应的彩响硫酸在制备聚合硫酸铁的过程中,-方面充当反应物参与反应；另-方面还可以调节溶液的pHffi・以卜为实验条件：硫酸亚铁约76g・硫酸亚铁与双氧水、硝酸的摩尔比为1:0.2:0.3,通空气最160mLmiJ,反应温度709,考察硫酸用鼠多少对亚铁离子的氧化速率的影响。图3・2不同硫酸用杲下亚铁离犷融时间空化曲线Fig.3・2TheCurveofferrousionchangeswithtimeofdifferentsulfuricaciddosage1.20.95''0.20.30.40.5硫酸与硫酸亚铁摩尔比图3・3硫酸用帚对氧化速率的影响Fig.3-3Theefiectofsulfuricaciddosageonoxidationrate由3・2图我们可以看出,在前两小时直接氧化阶段,随着硫酸鼠的増加,直接氧化的氧化速率逐渐加快，这说明双氧水和硝酸氧化剂在酸性强的条件卜，兀氣化能力更强。但在两小时以后主要以催化氣化阶段为主时，随着硫酸杲的增加.催化氧化能力逐渐减谢，这说明在以硝酸为催化剂，空气为氧化剂催化氧化时，酸性增强时，不利J：此阶段的进行。整体來看，由3・3图对知，随着硫酸吊:的增加，氧化速率是降低的，所以，硫酸战越少.越科利J：整体氧化反应的进行，但考虑到硫酸疑过少会使聚合硫酸铁不稳定,产生部分沉淀，影响产品的各项指标.通过后续补充的在小范围硫酸（0.2-03）范围内试验，最终确定的硫酸亚铁与硫酸的靡尔比为1:0.25。3.3.2双氧水用晟对反应的影响仅氧水在制备聚合硫酸铁的过程中，主要起氧化亚铁离子的作用。以卜为实验条件:硫酸亚饮约76g,硫酸亚诜纭硫酸、硝酸的摩尔比为1:0.25:0.3,通空气吊lGOmLniin-',反应温度70°C,考察级氧水用駅藝少对亚铁离子的氧化速率的影响.12•0.20.15—0.10.052345时间/h图3-4不同双氧水用蜀卜•亚铁离「融时何变化曲线Fig.3-4TheCurveofferrousionchangeswithtimeofdifier^nthydrogenperoxidedosage1.351.1•1.05110.050.10.150.2双氧水与硫酸亚铁摩尔比图3・5双氣水用吊:对氣化速率的影响Fig.3-5TheeffectofhydrogenperoxidedosageonoxidationrateIII上图可以确定,双氣水主要起氧化作用，稍微改变其用気氧化速率就有较大的变化,增加双氧水用凤可以仃效提髙氧化速率,在实际应用中对以根据情况适当调整双氧水的川:上以达到垃佳效果。3.3.3硝酸用駅对反应的影响硝酸在制备聚介硫酸恢的过性屮，先足仃•启的辽接氧化作用，血化完后主耍是在通入空气的前提卜•起催化剂的作用。以卜•为实验条件：硫酸亚铁约76g,硫酸亚铁与硫酸为1:0.25,不加氧化剂双氧水,通空气鼠160mLmin=反应温度70°C,考察硝酸用杲多少对亚铁离子的氧化速率的影响・图3・6不同硝酸用量下亚铁离产随时间变化曲线Fig.3-6TheCurveofferrousionchangeswithtimeofdifferentnitricaciddosage0.20.30.40.5硝酸与硫酸亚铁摩尔比图3・7硝酸用量对氧化速率的形响Fig.3-7Theefleetofnitricaciddosageonoxidationrate由尸硝酸在氧化过程中既有氧化剂的作用,又有催化剂的作用，由图3・7我们也可以看出硝酸駅的増加必然会便氧化速率加快,而且由图还可知，直接氧化速率要比催化氣化速率增加的榨度更人。虽然硝酸駅越幺，氧化效果越好.但综介考虑到生产成木和聚合硫酸铁形成的盐战度等因索，通过条件优化试验确定J'硝酸与硫酸亚铁肆尔比为0.3:1。3.3.4空气通入流駅对反应的影响空气的通入在制备聚合硫酸铁的过程中，主耍是催化氧化阶段的氧化剂•以卜•为实验条件：硫酸亚铁约76g,硫酸亚铁与硫酸、硝酸的醪尔比为1:0.25:0.3,不加氧化剂双氧水.反应温度7()°C,考察空气通入流駅赛少对亚铁离子的氧化速率的影响.时间/h图3・8不同空气流量下亚饮离/随时何变化曲线Fig3-8TheCurveofferrousionchangeswithtimeofdifferentairamountdosage通入空气鼠mL/min图3・9空气流量对血化速率的影响Fig3・9Theeffectofairamountdosageonoxidationrate由匕图我们可以得知,随着通入空气流帚的增大,氧化速率也随着増加,且氧化速率的增加与通入空气流灵的增加儿乎是呈线性关系，这说明通入空气流战与氧化速率仃直接的关系，所以在实际应用中，在不影响其它方而的前提卜•，要尽町能地增人通入空气最，便其能较快反应完全。3.4对异丙基苯硫酚 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 废液制备聚合硫酸铁3.4.1硫酸用駅対废液溶解的影响对异丙尿苯硫酚的合成完成后，蒸帑完后啊卜•的废液'需经硫酸溶解，一方面硫酸可以溶解多余的饮粉，刃-方而硫酸町参9聚介硫酸诜的制备。通过称亟过波厉的淀液和滤饼，考察硫酸用駅对废液溶解的情况。实验条件为：废液275g（约含硫酸亚铁0.5mol）,硫酸与硫酸亚铁摩尔比分别为0.2:1、0.3:1、0.4:1、0.5:1.实验结果如表3・8所示.R3-8硫酸用彊对溶解的影响Table3-8Theeffectofsulfuricaciddosageonsolution硫酸与硫酸亚铁摩尔比硫酸亚铁最/g滤饼湿取/g滤饼干两/g0.274.0818.9411.820.376.0019.1611.760.476.7818.4511.350.5733217.8910.67由上表可知,随着硫酸用最的増加,滤液和滤饼的质最变化不大,这说明在对异丙基苯莫酚的合成过程中,还原铁粉完全参与反应,最后剩余溶液中几乎没仃铁粉存在,因此，硫酸的用駅只需考虑制笛聚介硫酸铁时所需用晴，而不用考虑硫酸对対片丙甚苯硫酚合成过程中所剩废液的溶解悄况。3.4.2獗酸用量对盐基度的影响扯圧度反映的是聚介硫酸铁中疑狂与饮离了摩尔比的一种关系•盐垄度值越人.聚介硫酸铁屮样加的郴对金最越欽聚介硫酸铁分子之间的桥连作用越好，絮凝性能就越好，所以盐基度是反应聚合硫酸铁累凝性能的-个垂耍指标，而盐基度又与溶液中的酸性人小仃密切关系，所以要确定硫酸用吊，以使盐基度冇一个瑕佳值。实验条件为：废液275g（约含•硫酸亚恢0.5mol）,硫酸亚佚与双氧水、硝酸靡尔比为1:020.3,考察硫酸用駅对聚介硫酸铁盐基度的影响，实验结來如农3-9所示衣3・9硫酸用量对盐基度的形响Table3-9TheefTectofsultiiricaciddosageonbasicityH2SO4与FcSO4摩尔比盐某度/%TOC\o"1-5"\h\z0.212.67036.040.41.570.5-8.21聚介硫酸铁的盐基度值的国家标准是8~16%,随着硫酸鼠的增加.盐基度值有明显的减少,当硫酸亚铁与硫酸的摩尔比为1:0.5时，盐基度甚至出现负值,这是由于胫肚在强酸性条件卜不易隐定存在，随着酸性条件的增强，聲基含最逐渐减少，育•至不存在。由表可知,肖硫酸亚铁与硫酸的摩尔比为1:0.2时,盐基度值较高,这难以确定最佳的硫酸用量,需要补充一个缩小范出的硫酸用量条件试验。其它实验条件不变,硫酸亚怏与硫酸摩尔比为1:0.15-1:0.30。实验结果如表3・10所示/<3-10磕酸用帚对盐基度的影响Table3-10TheefleetofsulfuricaciddosageonbasicityH2SO4与FcSCh摩尔比盐阜度/%TOC\o"1-5"\h\z0.15:110.560.20:112.380.25:112.570.30:17.87由上衣可知,硫酸与硫酸亚铁摩尔比<0.25时.盐基度值均较高,但实验中发现硫酸与硫酸亚铁摩尔比小J■-0.25时，聚合硫酸铁溶液不稳定，会何明显的固体沉淀析出,严甫影响产品质鼠，所以最终确定硫酸与硫酸亚铁的摩尔比为0.25:1・3.4.3助催化剂对催化氧化速率的影响非文献报道，加入少吊的K1町以加快制备聚合硫酸铁过程中催化氧化的速率，因此做了一组加入KI的条件试验.实验条件为：废液275g（约仟硫酸亚铁0.5mol）,硫酸亚铁与硫酸、双氧水、硝酸的摩尔比为1:0.25:0.2:0.3,占察不同K1用量对催化氧化时间的影响.实验结果如表3・11所示mki用就对催化氧化速率的影响Tablc3・11TheeffectofKIdosageoncaialylicoxidaiionraleKI用最/g催化氧化时间/h04.50.055.50.1012()」59由上表町以看出,随着KI加入量的逐渐增加,空气氧化时间随着延长，不加KI时,空气氧化时间最短。这说明KI在上述条件下,没能起到催化作用,反而可能会消耗Z前加入的氧化剂，使氧化速率降低，导致整体氧化时间延长，I大I此对以知道，KI在此反应条件卜°,没能体现出助催化剂的作用，想要使用助催化剂盂耍进一步的探索。下而的试验将不再加入助催化剂。3.4.4双氧水对制备聚介硫酸铁的影响权氧水是一种强氧化剂，少駅加入仪氧水会提高氧化速率，另外仪氧水在溶液中能游离出胫肚，仃川能会提高聚介硫酸铁的盐展度。卜-而是•组叹氧水的条件实验。实验条件为：废液275g（约金硫酸亚铁0.5mol）,硫酸亚铁与硫酸、硝酸靡尔比分别为I：0.25:0.3,考察不同比例双氧水对催化氧化和产品盐基度的影响。实验结果如3-12所示/<3-12乂乂氧水用后对聚合毓酸铁的影响Tablc3・I2ThecffeciofhydrogenperoxidedosageonPolymericFerricSulfalc仅氧水与硫酸亚诙摩尔比氧化时间/h盐垄度/%07.011.620.055.512.270」05.013.170」54.09」X由上表可以看出,少量加入双氧水确实可以提高氧化速率和维持较髙的盐基度值,总体看來.对制务聚介硫酸饮的影响并不人，在不加双氧水的情况卜何化时间稍氏，但也可以达到应有的效果,综合考虑生产成本以及以后工业化生产操作难易情况,选择不加双氧水。3.4.5硝酸对制备聚介硫酸铁的影响仅何硝酸参与的氧化和后期的催化氧化町以完成対亚佚离子的氧化，为了能够加快反应，考虑篡加硝酸町能会达到加速反应的效果，实验条件为：废液275g（约含•硫酸亚铁0.5mol）,硫酸亚铁与硫酸靡尔比分别为1:0.25,不加収氧水，考察不同硝酸比例对氧化时间和盐基度的影响.实验结果如表3J3所示?<3-13硝酸用駅对反应时间和聚介硫酸佚的够响Table3-13TheeffectofnitricaciddosageonreactiontimeandPolymericFerricSulfate殆酸与硫酸亚铁摩尔比氧化时间/h盐基度/%0.2169.570.31011.620.4710.770.5510.15由上表可以看出,随着硝酸用M加时,催化氧化时间可以明显缩短,当硝酸与硫酸亚铁的摩尔比为0.3:1时,氧化需要10h,摩尔比为0.2:1时,氧化则需要16h,氧化时间明显增加。廈着硝酸用駅的增加,盐基度值先増加后降低,这是由丁硝酸的用址会改变溶液的酸牲环境，在强酸性的条件厂盐某度相对较低。肖琦酸用駅继续减少时，由「•氧化时间过长，聚合硫酸铁不易聚合，反而会对盐皋度仃不利影响。综合考虑氧化时间、盐英度值和生产成木等因索，选择硝酸与硫酸亚铁的摩尔比为0.3:lo3.5R合硫酸铁的表征3.5.1X对线衍射谱图将液体聚合硫酸铁加入到培养皿中,放入烘箱内100-C|燥两小时,冷却后研磨成固体粉末，进行X射线衍射谱图分析。将十•燥后的聚合硫酸铁压片，使用RigakuD/max-2500型X射线衍射仪测定聚合硫酸铁的内部晶体结构，实验条件为：辐射源Cu(Kct),扌「I描20范羽在10〜8()。，扌1描速度5°/min.谱图如图3-10所示。C0>102030405060708026/deg.图3-10聚介敘酸次的X射线衍射・IFig.3-10XRDimageofPolymericFerricSulfate通过分析X射线衍射谱图，发现氏主耍为碱式硫酸铁(FcOHSOJ，与聚介硫酸铁稍有差别。据前人研究，聚合硫酸铁为微駅需体的无泄型结构的聚合物，在XRDi普图I：没仃明显的晶体峰的产牛，这很对能是I大I为半液体聚介硫酸铁在温度超过8()°C时，其结构会发生变化,在XRD常图上就会产生明显的晶体峰。因此在制备聚介硫酸铁时,尤其是固体聚合硫酸铁,温度不易过高,需要固体样品检测时,最好是用冷冻干燥的方法，然后再将苴研磨、检测。3.5.2傅立叶红外谐图由高温十燥可能会破坏聚合硫酸铁的原佇结构，因而将液体聚合硫酸铁冷冻于燥，研磨后加入一定fit的干燥后的浪化钾,均匀混合后压片制样，用NicolctAvatar370型傅里叶变换红外光诸仪分析，红外光谱图如图所示。图3・11聚介硫酸铁的红外光谱图Fig.3-11FT-1RspectrumofPolymericFeiricSulfate由图的红外谱图我们可以看出,3401cm」上的吸收峰为多聚体轻基的伸缩振动峰:1624cnf1上的吸收蜂为水分子的弯曲振动所产生的峰：1125〜1216cm」为硫酸根离子的吸收峰,是S=O、O=S=O等的伸缩振动引起的:78(K880cm'1的弱峰为Fe_OH_Fe弯曲振动引起的：而598cm*±为Fc-O-H的弯曲振动引起的.红外光谱图的分析基木说明了聚介硫酸铁为由鬼基相互连接起來的高分子聚介物。3.5.3扫描电镜照片将冷冻「燥后的聚介硫酸饮研磨，取少駅样品，在其农而喷一薄层金膜，便用JMS-6700F型扫描电子显微镜观察其表面,选择四个观察位点,表面结构如图所示。图3・12聚仟毓酸铁的SEMIK片Fig.3-12SEMimageofPolymericFerricSulfatedj图町知，聚合硫酸铁的结构主要以片状为主、局部地方仃些颗粒无定型聚介体,H.片状结构和颗粒X小和形状不一.这些也符合ZouboulisAI,moussesPA等人研究表明聚介硫酸铁是含仃微显品体的无定熨聚介物结构。3.5.4透射电镜照片用JEOLJEM-2100F空透射电子显微镜对冷冻F燥后的固体样品的形貌及微结构进行观察，加速电压为120kV.在透射电憶测试呛,取少量固体粉未溶液进行超声,滴1〜2滴溶液至铜网上，待溶剂完全挥发后进行微观结构的观测.图3・13聚合硫嚴铁的TEM照片Fig.3-13TEMimageofPolymericFerricSultate由图可以看出,与扌I描电镜观察到的结果一样的是，聚合硫酸铁的颗粒大小和形状不一,且有很大-部分额粒聚集在•起成为大块的颗粒,这又-次表明聚合硫酸铁是•种无定型的高分F聚合物。3.6混凝实验3.6.1混凝机理3.6.1.1絮凝作用絮凝剂的分子人多是相当长的，远远人范德华力以及双电层作用力的何效距离。它町以使分TZliiJ相互连接组成个人分了，从而增人絮凝时的作用空间，町以与胶体或微粒Z间相互作用、相互碰撞，吸附在胶体或微粒的表面上,当吸附的胶体和颗粒足够零时，借助絮凝剂的桥连作用会成为一个聚集体，达到絮凝的作用.3.6.1.2吸附基团的從介作用絮凝剂农面所带的电荷可以和胶体或粒子上所带411反电荷发生静电键合作用,从而可以达到中和电荷,使粒子电位降低的作用.聚合硫酸铁中含有一0H基团,当它与某些电负性更强的粒子郴互作用时,会使自己的部分电子云丢失,而形成聚介能力比较大的氢键。某些絮凝剂还可以与微粒的活性区域相互作用形成共价键,使絮凝剂典有选择性吸附某些带电荷的胶体粒子.除此之外,絮凝剂还何电中和作用、网捕和卷扫作用和与某些水中溶解物之间的化学絮凝作用W3.6.2河水混凝实验3.6.2.1河水浊度的混凝实验2013年1月，用10Kg桶取大津理丁人学附近外坏西路边上的河水，静置1h,取上层清液备用,水样较为淸澈,使用XZ-1A-2型散射光浊度仪测定其浊度为8.81NTU。混凝实验采用深圳市沙头角国华仪器厂的JJ-1搅拌器进行，取500mL备用水样，滴加一定量的液体聚合硫酸铁,先是以180rmin1快速攬拌1min,然后以60rmin1慢速搅拌5min,般后静置lh,取液面往K1cm位置的溶液，使用浊度仪测定具浊度。加入聚介硫酸铁的乗的务少对河水的混凝效果影响聂人，投加聚介硫酸铁的录分别为20mg-L\40mg-L\60mglA80mglA100mgL1,考察聚合硫酸铁的投加：fi对河水去除浊度效果的影响。结果如表3-14所示。农3-14聚合硫酸铁投加虽对£除浊度的影响Table3・14TheeffectofPolymericFerricSulfutedosageonremovingturbidity聚合硫酸铁投加最/mg・浊度/NTU08.81203.23401.81603.94806.2510()7.76聚合硫酸铁投加量mg/L图3J4聚介倫酸铁投加帚对去除浊度的影响Fig.3-14TheeffectofPolymericFerricSulfatedosageonremovingturbidity由匕述表和图可以看出,随着液体聚合硫酸铁的投加最的增加,水样的浊度逐渐减小，当投加磺为40mg-L4时，浊度达到最小（1*11.81NTU,去除浊度效果明显，继续増人投加量时,浊度反而会上升。这是由J：，开始随着絮凝剂投加駅的增加，会与水样中更多的微颗粒产生吸附、电中和等作用，顆粒与絮凝剂一起沉降卜*使水样浊度降低,当级续增加投加啟时，聚介硫酸饮本身所帯电荷又使得水样中的颗粒处丁••种隐立的状态.便水样的浊度地加.所以，在实际应用屮，要以污水的污染程度.选择介适的翘凝剂投加駅，以达到最佳的去除浊度的效來。3.6.2.2河水COD的混凝实验与浊度实验所用水样一致，混凝实脸采用深圳市沙头角国华仪器厂的JJ-1搅拌器进行，取500mL备用水样，滴加一定最的液体聚合硫酸铁，先是以180rmin」快速搅拌1min,然后以60rmin-*慢速搅拌5min,最后静氏1h,取液面往卜’1cm位览的溶液20mL,加入重俗酸钾标准溶液，加热回流2h,用硫酸亚铁彼标准溶液滴定。投药吊同样为20mg-L\40mg-L\60mglA80mglA100mg-L*1,考察聚合施酸铁的投加晟対河水降低COD效果的影响。结果如表3・15所示。/<3-15聚介硫酸铁投加駅对降低COD的影响Table3-15TheeffectofPolymericFerricSulfatedosageonreducingCOD聚合硫酸铁投加^/mgL'1COD/mg-L1034.912017.464013.096030.558()57.841005537020406080100聚合硫酸铁投加屋mg/LIH3-15聚介硫酸铁投加量对降低COD的形响Fig.3-15TheeffectofPolymericFerricSulfatedosageonreducingCOD由以上表和图可知,随着聚介硫酸铁投加横的增加，化学石氧量先减小后堆大,最后有平稳趋势。当投加鼠为40mg-L-1时，化学需氧量最小，为13.09mg-L1,这与去除浊度的整体趋势相似，导致这种情况出现的原因也类似。当污水污染严贞时，絮凝剂降低COD的效果可能会更加明显。