聚合硫酸鐵合成原理

      目前，在我國(guó)液體聚合硫酸鐵的合成工藝采用的主要原料是硫酸亞鐵，長(zhǎng)隆科技作為國(guó)內(nèi)最大的聚合硫酸鐵生產(chǎn)廠家為大家簡(jiǎn)要的介紹一下聚合硫酸鐵是如何采用硫酸亞鐵進(jìn)行合成的，它的合成原理是怎么樣的。

      硫酸亞鐵在硫酸溶液中進(jìn)行氧化，如果硫酸與硫酸亞鐵的比例小于1/2，則三價(jià)鐵離子發(fā)生水解，產(chǎn)生部分氫離子和各種羥基鐵離子，水解產(chǎn)生的氫離子反過來又能保證氧化還原反應(yīng)所需的氫離子，調(diào)整上述比值，就可以制得所需鹽基度的聚合硫酸鐵。如果控制上述值>3/2，則可以制得含游離酸的硫酸鐵溶液。目前國(guó)內(nèi)多采用氯酸鹽氧化法和氧氣氧化法，前者用的氧化劑價(jià)格較貴，盡管生產(chǎn)工藝十分簡(jiǎn)單，但總的生產(chǎn)成本相對(duì)后者較高，在以氮氧化物為催化劑時(shí)用空氣氧化法與用氧氣氧化法的生產(chǎn)原理是完全一樣的。利用這一原理生產(chǎn)聚合硫酸鐵的工藝很多，技術(shù)水平狀況差別也很大。

      聚合硫酸鐵合成較為實(shí)用的國(guó)外的空氣（氧氣）催化氧化法，氯酸鉀（鈉）氧化法，硫鐵礦灰加壓酸熔法，四氧化三鐵、礦石酸溶氧化法等，這里著重介紹一下空氣（氧氣）催化氧化法。


聚合硫酸鐵的合成方法，氧氣一催化氧化法

        氧氣是一種較強(qiáng)的氧化劑[V(O₂/H₂ O)+O₂ =1. 23]，它可以將硫酸亞鐵直接氧化成堿式硫酸鐵，反應(yīng)方程如下：

    4FeSO₄ +2H₂ O+O₂ =4Fe(OH)SO₄    

         此反應(yīng)在空氣中就能緩慢地進(jìn)行，但在酸性液中氧氣氧化硫酸亞鐵的速度非常慢，例如向含硫酸亞鐵50%、硫酸IO%的水溶液中鼓入氧氣，經(jīng)7h反應(yīng)后，亞鐵離子仍沒有氧化成三價(jià)鐵離子。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，氧氣氧化硫酸亞鐵的反應(yīng)速度方程為：

    [Fe₂+]dt=k[Fe₂+][O₂]  pH<1   

         即亞鐵的氧化速度與亞鐵濃度和氧氣濃度成正比，如果液體中氧氣的濃度為定值，則上述方程可簡(jiǎn)化為：

    [Fe₂+]/dt=k′[Fe₂+] pH<1    （1-1）

        根據(jù)氧化實(shí)驗(yàn)

    [Fe₂+]/dt=0 pH<1    （1-2）

        對(duì)比式(1-1)和式(1-2)可知k’是一個(gè)趨向于零的常數(shù)，也就是說以純氧直接氧化硫酸亞鐵的溶液，反應(yīng)速度很慢，以至于趨向于零。為加快氧氣氧化硫酸亞鐵的速度，經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)篩選，選擇合理的催化劑，進(jìn)行催化氧化實(shí)驗(yàn)，反應(yīng)方程式為：

    H₂ SO₄ +2NaNO₂ =2HNO₂ +Na₂ SO₄   
    H₂ SO₄ +2HNO₂ +2FeSO₄ =Fe₂ (SO₄)₃+2NO+2H₂O    
    2NO+O₂ =2NO₂    
    H₂ SO₄ +NO₂ +2FeSO₄ =Fe₂ (SO₄ )₃+NO↑+H₂O    
    總反應(yīng)總式為
  4FeSO₄·7H₂ O+(2 -72)H₂ SO₄ +O₂ =2Fe₂ (OH)n(SO₄)_3-n / 2 +(3O-2n) H₂O    
(注：所有反應(yīng)式中n<2)

        對(duì)上述反應(yīng)的影響因素較多，我們著重研究了反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、攪拌速度對(duì)反應(yīng)速度的影響，從而確定影響反應(yīng)速度的主要因素或者說決定反應(yīng)速度的控制步驟。

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