聚合硫酸铁是一种大有前途的无机高分子絮凝剂, 其生产成本不及碱式氯化铝的一半,而其絮凝效果却比碱式氯化铝更加优越,经济效益十分显著。虽然当前我国各大自来水厂还都选用碱式氯化铝作为净水剂,但是可以预料,不久的将来聚合硫酸铁必将取代碱式氯化铝,在水的净化方面发挥更重要的作用。这是因为国际上已经普遍限制铝系絮凝剂的作用(据称铝对人体健康有害),而且聚合硫酸铁的性能优越、价格低廉、无毒无害、生产原料来源广泛、生产过程温和、易于控制、可利用酸洗废液及钛白粉生产废料等为原料生产,总之用聚合硫酸铁作为净水剂所产生的社会效益是不可估量的。

聚合硫酸铁的生产方法主要可分为三类,即直接氧化法、转换氧化法和催化氧化法。虽然这些方法从动力学的角度来考察都是可行的,但从经济角度来考察却不一定合算。以较低的成本、较快的速度和较少的污染,生产出较高品质的产品,使较终的综合效果较佳,这才是科研和生产的较终目标。

采用直接氧化法或转换氧化法生产聚合硫酸铁,都需要消耗大量的氧化剂及过量的酸或碱,生产成本过高,产品质量(主要包括盐基度和总铁含量)差,加之生产过程中由氧化剂等引进的金属盐等残留物的分离费用较高,不分离又将影响产品的质量,所以难以工业化生产 。目前,国内外生产聚合硫酸铁普遍采用催化氧化法,并且毫无例外地都选用NaNO2或HNO3等作为催化剂。 催化氧化法虽然简单易行,但氧化时间过长(如以1.5%NaNO2为催化剂,反应时间长达17h)设备 效率低,而且氧化过程常常放出大量氮的氧 化物,污染了环境。另外,以往生产聚合硫酸铁的各种方法对酸度都存在很大的依赖性(酸的投加量必须很大才能保证较终的产品混合物中不出现氢氧化铁沉淀,而酸的投加量增大必然降低产物聚合硫酸铁的盐基度),致使产品的盐基度受到很大的制约。为了克服这些矛盾和困难,

在广州市科委的资助下,作者在对聚合硫酸铁的生成机理进行了认真的分析之后,通过大量的基础实验,终于配制出一种改性剂CP—2,并发明了一种全新的聚合硫酸铁的生产方法和生产工艺。按照这种生产新技术,只需向反应系统添加很少量的改性剂,就可以显著地提高反应速度,反应可在1h内结束,并在保证较终混和物中不出现氢氧化铁沉淀的前提下减少硫酸用量,使聚合硫酸铁的盐基度达到了20%以上。该过程反应温和,改性剂为普通的化工原料,价格低、用量少,生产成本比以往介绍的各种生产方法都更低,且基本消除了尾气的污染。很多文献认为,聚合硫酸铁的盐基度不能太高,盐基度越高,产品越不稳定。我们采用该种新技术生产的聚合硫酸铁,盐基度高达20.68%,产品静置了一年多而没有明显变化,可见我们配制的改性剂CP—2还大大地增强了产品的稳定性。

与传统工艺比较,采用该工艺制作聚合硫酸铁,不仅产品质量(盐基度、总铁含量、亚铁含量大大提高,反应速度加快,生产成本降低,而且使设备效率提高了40%以上。如果通过该工艺来生产固体聚合硫酸铁,更可节省能耗45%以上。