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膨化技术制备固体聚合硫酸铁方法

发布日期:2020-03-06 11:11:06来源:巩义市盛世净水材料有限公司

对膨化法制备得到的固体聚合硫酸铁进行电镜扫描(SEM)和XRD衍射,由图3可知,采用膨化法制备得到的固体聚合硫酸铁均为片状体,加入添加剂后固体聚合硫酸铁片状体明显增大.由图4可知,膨化法制备得到的固体聚合硫酸铁均为晶体物质,其主要物相是Fe4.67(S04)6(OH)2.20H20,添加剂没有改变固体聚合硫酸铁结构。

固体聚合硫酸铁总铁和亚铁含量随水分蒸发率增加而增加(图1),这是因为膨化剂为一种氧化剂,加入膨化剂时,发生如下反应:

Cl03-+6Fe2++6H+=6Fe3++Cl-+3H20(1)

膨化剂加入后,放出大量热,产生大量水蒸气以及膨化剂本身也会分解产生气体,这些气体在受热过程中向外扩散,使粘稠液态聚合硫酸铁蓬松多孔,起到加速干燥作用;固体聚合硫酸铁中亚铁含量随着水分蒸发率增加显著增加,这是因为水分蒸发越多时,酸浸液粘度越大,膨化剂与酸浸液混合越不均匀,从而氧化越不充分,产物中亚铁含量也越高,水分蒸发率过高,会造成膨化效果差,固体聚合硫酸铁发生板结,不利于水分挥发,干燥时间长(表1);但当水分蒸发率过低时,由于聚合硫酸铁含水量大,干燥时间也会延长,因此,适宜的水分蒸发率为30%左右.

4.2反应温度对固体聚合硫酸铁总铁、亚铁含量及干燥时间的影响

由图2可知,固体聚合硫酸铁中总铁和亚铁含量均随着反应温度增加而增加.这是因为反应温度越高,反应越激烈,水分蒸发越多,固体聚合硫酸铁总铁含量越高.同时,水分蒸发越多,反应均匀性越差,固体聚合硫酸铁残留亚铁越高.由表2可知,反应温度越高,固体聚合硫酸铁水溶性越变差,产生的气味越大.这是因为反应温度越高,反应越激烈,固体聚合硫酸铁脱水越多,水溶性越差;同时,氯酸钠分解越快,产生的氯气越多,刺激性气味越大.

加剂种类对膨化法制备固体聚合硫酸铁影响

由表3可知,脱水明矾(KAl(S04)2)、固体聚合硫酸铁(固体聚合硫酸铁)使制备固体聚合硫酸铁干燥时间大大减少,所得固体聚合硫酸铁疏松.这是因为明矾本身作为一种干燥剂可以帮助水分去除,而固体聚合硫酸铁粉末作为晶种可以加速液体固化.根据表3实验结果可知,脱水明矾(KAl(S04)2)和粉末固体聚合硫酸铁可作为膨化法制备固体聚合硫酸铁的添加剂.使用添加剂脱水明矾和固体聚合硫酸铁粉末所得固体聚合硫酸铁水溶性好,其水溶液澄清透明,这是由于该两种物质未引入不溶性杂质.由图3可知,加入添加剂后,固体聚合硫酸铁片状体体积增大,片状体之间间隙增加,固体聚合硫酸铁疏松,这主要因为明矾本身作为一种膨松剂可以疏松所得固体聚合硫酸铁.因此,在添加剂的作用下,水分蒸发速度加快,干燥时间缩短.由图4可知,添加剂没有改变固体聚合硫酸铁结构,而且膨化法制备得到固体聚合硫酸铁结构与采用搅拌干燥法制备得到的固体聚合硫酸铁结构相同。

1)采用固化膨化法制备固体聚合硫酸铁时,当反应温度60℃、水分蒸发率为30.75%、60℃干燥时,干燥时间为12h,此时亚铁含量为0.反应温度越低,固体聚合硫酸铁水溶性越好.

2)加入添加剂可使干燥时间缩短,加入脱水明矾时,固化时间从12h缩短为3h;加入固体聚合硫酸铁粉末,固化时间从12h缩短为4h.

3)SEM结果表明,膨化法所得固体聚合硫酸铁为片状体.加入脱水明矾和固体聚合硫酸铁粉末可使固体聚合硫酸铁片状体增大,结构更疏松,水分更容易蒸发,干燥时间更短.

4)XRD结果表明,膨化法所得固体聚合硫酸铁化学分子式为Fe4.67(S04)6(OH)2.20H20,添加剂不会改变固体聚合硫酸铁结构.

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