聚合硫酸铁的合成工艺研究
聚合硫酸铁合成试验研究_方建章
STUDY ON THE SYNTHESIS OF PFS AND ITS SYNTHESIS ENVIRONMENT
FANG Jian- zhang1, HUANG Shao- bin2
( 1. Department of Chemist ry, South China Normal University, Guangzhou 510631, China; 2. Department of A pplied Chemist ry, South China Universit y of Technology, Guangzhou 510640, China)
Abstract: The synthesis of PFS and its synthesis environment are investigated. The result shows that the addition of KI catalyst during the synthesis course can reduce the dosage of Na2NO2 and synthesis time. The synthesis process is simple and valuable. Key words: PFS; catalyst; synthesis 无机高分子絮凝剂是一类新型的水处理药剂. 近年来, 研制和应用聚合铝、 聚合铁、 聚合 [ 1, 2] 硅及各种复合型絮凝剂成为热点 , 无机高分子絮凝剂的品种已逐步系列化, 有数十种专 利. 其中应用最广的无机絮凝剂有铁盐和铝盐两大类. 聚合硫酸铁 ( PFS) 是一种盐基性高价 无机高分子絮凝剂, 主要用于废水处理. 聚合硫酸铁在废水处理中具有用量少、 杂质( COD、 色 度、 浊度等 ) 去除率高、 腐蚀性小、 适用 pH 值和温度范围广以及其混凝絮团沉淀速度快和脱水 性能优良等特点 , 这些特点是一般铁盐和铝盐所不具有的. 在 PFS 的合成过程中 [ 3~ 6] , 由 FeSO4 7H 2O 转化为 PFS 有 3 个反应同时存在. 在 3 个反应 中氧化反应是起决定作用的步骤, 如果用强氧化剂直接氧化 , 反应速度快 , 但用量大、 成本高、 2+ 不利于工业生产 . 而用空气或氧气作为氧化剂, 由于动力学的原因, Fe 在酸性条件下氧化为 Fe 的过程十分缓慢. 因此 , 催化剂的研究和应用是很有意义的 . 80 年代 PFS 问世以来, 国内 专家学者如张民权等 [ 7~ 9] 对催化剂的研究和应用作了许多工作, 提出了一种尚未公开的催化 剂, 其用量为总质量的 2 5% , 反应时间跨度数小时. 本文在 PFS 的合成工艺流程的基础上, 选择碘化钾 ( KI) 为助催化剂 , 使 NaNO2 的用量进一
无机混凝剂聚合硫酸铁的制备工艺
无机混凝剂聚合硫酸铁的制备工艺一、引言无机混凝剂聚合硫酸铁是一种常用的水处理剂，具有较好的絮凝效果和低成本优势。
本文将介绍一种常见的制备工艺，以便水处理行业的从业人员了解其制备过程和原理。
二、原料准备制备无机混凝剂聚合硫酸铁的主要原料是硫酸铁、硫酸氢铁和一定比例的助剂。
硫酸铁是一种无色结晶，易溶于水，是制备聚合硫酸铁的关键原料。
硫酸氢铁是一种红色结晶，也是制备聚合硫酸铁的重要原料之一。
助剂的种类和比例会根据具体需求进行调整。
三、制备工艺步骤1. 将一定量的硫酸铁溶解于适量的水中，搅拌均匀，得到硫酸铁溶液。
2. 将一定量的硫酸氢铁溶解于适量的水中，搅拌均匀，得到硫酸氢铁溶液。
3. 将硫酸铁溶液和硫酸氢铁溶液按照一定比例混合，继续搅拌，使两者充分反应。
4. 在混合溶液中逐渐加入助剂，继续搅拌，使助剂与溶液充分混合。
5. 混合溶液经过一定的反应时间后，可以得到无机混凝剂聚合硫酸铁。
四、工艺优化为了获得高质量的无机混凝剂聚合硫酸铁，可以对制备工艺进行优化。
以下是一些常见的工艺优化措施：1. 控制反应温度：适当调整反应温度可以提高反应速率和产物质量。
2. 精确控制原料比例：确保硫酸铁和硫酸氢铁的比例合理，以获得所需的产品性能。
3. 优化助剂配方：通过试验和实践，选择合适的助剂种类和比例，以提高产品的絮凝效果和稳定性。
4. 优化搅拌条件：合理的搅拌条件可以提高反应速率和混合效果，进而提高产品质量。
五、应用范围无机混凝剂聚合硫酸铁广泛应用于水处理行业，可以用于污水处理、工业废水处理、饮用水净化等领域。
它可以有效地去除水中的悬浮物、胶体物质和重金属离子等，提高水质的稳定性和可用性。
六、总结无机混凝剂聚合硫酸铁是一种重要的水处理剂，本文介绍了一种常见的制备工艺。
通过合理选择原料、优化工艺参数和控制质量，可以获得高质量的产品。
希望本文对于水处理行业的从业人员有所帮助，提高他们对无机混凝剂聚合硫酸铁制备工艺的理解和应用水平。
聚合硫酸铁(pfs)生产新工艺的研究
聚合硫酸铁(pfs)生产新工艺的研究
本文主要研究聚合硫酸铁(PolyFerricSulfate,PFS)的新工艺。
PFS是水处理的一种重要的合成除锈复合材料，它也可以用作水质改善剂，把污染物吸附在颗粒上。
其生产工艺要求使用多种原料，通过物
理反应生成PFS的团聚颗粒。
为了寻找一种新的PFS生产工艺，本文采用氯离子替代硫酸铁的
方式，在氯离子与硫酸铁反应过程中，利用离子交换技术向化学溶液
中添加适量硝酸钠，通过电离反应产生足够的氯离子，使硫酸铁与氯
离子形成氯离子配合物，推进水分解配型的进程。
通过实验证明，硫
酸铁的铁盐和氯离子形成离子配合物后，显示了优异的团聚效果，从
而反映出此种新工艺比传统工艺具有更优越的性能。
研究后发现，利用氯离子替代硫酸铁的新型PFS生产工艺，具有
更优异的性能，在减少污染物含量、降低生产成本方面具有显著优势，为PFS生产提供了一种更安全，更高效，更具成本效益的新方案。
净水剂聚合硫酸铁的制备实验设计
净水剂聚合硫酸铁的制备实验设计
实验目的：
制备聚合硫酸铁净水剂，用于去除水中的重金属离子和有机物等有害物质。
实验原理：
聚合硫酸铁作为一种常见的净水剂，可以与水中的有害物质反应生成沉淀，从而达到净化水质的作用。
其制备原理为将硫酸铁溶解在水中并经过一定条件下的聚合反应，生成聚合硫酸铁。
实验步骤：
1.将一定量的硫酸铁粉末加入200 mL的蒸馏水中，搅拌至完全溶解。
2.分别取出两个250 mL的锥形瓶，将其中的一个加入适量的聚丙烯酰胺（PAM）水溶液。
3.将含有硫酸铁的溶液缓慢加入含有PAM水溶液的瓶中，同时快速搅拌，保持反应均匀。
4.将混合溶液缓慢滴加氢氧化钠溶液，继续搅拌，直至pH值达到7.0以上。
5.将反应液放置在室温下，静置24小时，待沉淀生成。
6.将上清液过滤，将沉淀洗涤干净，放在干燥器中干燥。
7.将得到的聚合硫酸铁粉末进行包装，备用。
实验注意事项：
1.实验中涉及到的溶液和试剂应为高纯度、试剂级，防止杂质影响反应结果。
2.在加入氢氧化钠溶液时，应缓慢进行，避免pH值过高对反应产生影响。
3.制备好的聚合硫酸铁应放置在干燥器中充分干燥，避免吸潮影响使用效果。
结论：
通过该实验，成功制备了聚合硫酸铁净水剂，可应用于去除水中的重金属离子和有机物等有害物质。
聚合硫酸铁生产工艺
聚合硫酸铁生产工艺聚合硫酸铁是一种重要的化学药剂，广泛应用于工业生产和环境治理中。
它具有很高的氧化性和絮凝性能，可以用于净化污水、处理废气、除臭和去色等。
聚合硫酸铁的生产工艺通常包括硅酸盐熔炼工艺和湿法钢渣浸出工艺。
其中，硅酸盐熔炼工艺是常用的硫酸铁生产工艺。
硅酸盐熔炼工艺的主要步骤如下：1. 矿石选矿：选用合适的硅酸盐矿石，如铁矾石、铁黄土等作为原料。
首先进行矿石的粉碎和筛分，以确保矿石颗粒的合适大小。
2. 熔炼反应：将经过选矿的矿石与适量的硫酸铜、硫酸和水混合，形成熔融的矿渣。
在高温下，硅酸盐矿石中的铁、硅和硫酸铜发生反应，生成聚合硫酸铁和其他副产物。
反应方程式如下：6Fe2O3 + CuSO4 + 12H2SO4 = 2Fe4(SO4)3 + Cu2O + 12H2O + 2H2SiO33. 分离和提取：熔融的矿渣中包含聚合硫酸铁、铜氧化物和硅酸盐等物质。
通过物理和化学的分离方法，将这些物质从矿渣中分离出来。
4. 结晶和干燥：将聚合硫酸铁溶液冷却并结晶，得到结晶的硫酸铁固体。
随后，将固体经过干燥处理，去除过剩的水分，得到符合要求的聚合硫酸铁产品。
硅酸盐熔炼工艺是一种比较成熟的生产工艺，具有生产效率高、投资成本低的优点。
然而，这种工艺也存在一些问题，如环境污染和资源浪费等。
矿石选矿、矿渣处理以及其它工艺中产生的尾矿和废水都需要进行处理，以减少对环境的影响。
除了硅酸盐熔炼工艺，湿法钢渣浸出工艺也是一种常见的聚合硫酸铁生产工艺。
这种工艺利用钢渣中的铁和硫酸铜反应生成聚合硫酸铁，同时还可以回收利用钢渣资源。
湿法钢渣浸出工艺需要的设备和工序相对复杂，但具有较好的资源利用效果。
综上所述，聚合硫酸铁的生产工艺包括硅酸盐熔炼工艺和湿法钢渣浸出工艺等。
这些工艺能够高效地生产出聚合硫酸铁产品，满足工业生产和环境治理的需要。
然而，在生产过程中需要关注环境保护和资源合理利用的问题，采取相应的措施降低对环境的影响。
聚合硫酸铁ph
聚合硫酸铁(pH)简介聚合硫酸铁(pH)是一种重要的化学物质，具有广泛的应用领域。
它是由硫酸铁和一种聚合物聚合而成的复合材料。
在本文中，我们将深入探讨聚合硫酸铁(pH)的制备方法、物理性质、化学性质以及主要应用。
制备方法聚合硫酸铁(pH)的制备方法主要包括溶液法和凝胶法。
溶液法溶液法是最常用的制备聚合硫酸铁(pH)的方法。
制备过程如下：1.准备一定浓度的硫酸铁溶液和聚合物溶液。
2.将硫酸铁溶液缓慢加入聚合物溶液中，同时搅拌。
3.在室温下继续搅拌一段时间，直到溶液中形成聚合硫酸铁(pH)的沉淀。
4.将沉淀用水洗涤，然后干燥得到聚合硫酸铁(pH)颗粒。
凝胶法凝胶法是另一种常用的制备聚合硫酸铁(pH)的方法。
制备过程如下：1.准备一定浓度的硫酸铁溶液和聚合物溶液。
2.将硫酸铁溶液缓慢加入聚合物溶液中，同时搅拌。
3.在室温下继续搅拌一段时间，直到溶液形成凝胶。
4.将凝胶切割成适当大小的块状。
5.将凝胶块用水洗涤，然后干燥得到聚合硫酸铁(pH)颗粒。
物理性质聚合硫酸铁(pH)是一种黑色的粉末状固体。
它具有良好的热稳定性和化学稳定性。
聚合硫酸铁(pH)的分子量较大，通常在几千到几十万之间。
聚合硫酸铁(pH)的颗粒形状一般呈球状或片状。
颗粒的大小可以通过制备方法的不同来调控，一般在纳米尺寸到微米尺寸之间。
化学性质聚合硫酸铁(pH)具有一定的酸碱性。
它在水中溶解时会释放出硫酸根离子和铁离子，使溶液呈酸性。
聚合硫酸铁(pH)的酸碱性可以通过调节制备过程中的反应条件来控制。
聚合硫酸铁(pH)还具有一定的氧化性。
它可以与一些有机物发生氧化反应，产生氧化产物。
这种氧化反应可以用于催化剂的制备和有机合成中。
主要应用聚合硫酸铁(pH)具有广泛的应用领域，主要包括以下几个方面：催化剂聚合硫酸铁(pH)可以作为催化剂用于有机反应中。
它能够催化氧化反应、酯化反应、脱水反应等。
聚合硫酸铁(pH)的高活性和良好的稳定性使其成为一种重要的催化剂。
硫酸亚铁生产聚合硫酸铁生产工艺
硫酸亚铁生产聚合硫酸铁生产工艺一、1.1 硫酸亚铁的生产硫酸亚铁是一种重要的工业原料，广泛应用于水处理、化肥、医药等领域。
其生产工艺主要有硫酸法和氢氧化法两种。
硫酸法是目前世界上生产硫酸亚铁的主要方法，而聚合硫酸铁则是硫酸亚铁的重要衍生物，具有广泛的应用前景。
1.1.1 硫酸法生产硫酸亚铁硫酸法生产硫酸亚铁的主要步骤包括：硫铁矿石焙烧、烟气中二氧化硫的吸收、硫铁矿还原、硫酸制备等。
其中，硫铁矿石焙烧是关键的一步，它直接影响到后续工序的顺利进行。
硫铁矿石在高温下焙烧，生成二氧化硫气体，然后通过喷淋装置将二氧化硫气体与空气混合，形成酸雾。
酸雾中的二氧化硫在催化剂的作用下被氧气氧化，生成三氧化硫。
接着，三氧化硫与水蒸气反应生成硫酸，最后通过冷却器冷却，得到纯净的硫酸。
1.1.2 氢氧化法生产硫酸亚铁氢氧化法生产硫酸亚铁的主要步骤包括：氢氧化钠溶液的制备、氢氧化钠与硫酸亚铁的反应、沉淀的洗涤、脱水等。
将氢氧化钠溶解在水中，制成一定浓度的氢氧化钠溶液。
然后，将硫酸亚铁加入氢氧化钠溶液中，发生化学反应，生成氢氧化铁沉淀。
接下来，通过过滤、洗涤等手段去除杂质，得到纯净的氢氧化铁沉淀。
对氢氧化铁沉淀进行脱水处理，得到干粉状的聚合硫酸铁。
二、2.1 聚合硫酸铁的生产聚合硫酸铁是一种重要的工业产品，广泛应用于水处理、环保、化工等领域。
其生产工艺主要包括：氢氧化铁的制备、聚合反应、沉淀的洗涤、干燥等。
2.1.1 氢氧化铁的制备前面我们已经介绍了氢氧化法生产硫酸亚铁的过程，实际上这个过程也可以用来制备氢氧化铁。
只需将硫酸亚铁替换为氢氧化钠，即可得到氢氧化铁。
这种方法的产率较低，成本较高，因此在实际生产中较少采用。
2.1.2 聚合反应聚合反应是指有机物质在一定条件下发生的共聚反应。
在聚合硫酸铁的生产过程中，通常采用引发剂和助剂来促进氢氧化铁的聚合反应。
引发剂可以是过氧化氢、偶氮化合物等，助剂可以是氯化铝、聚丙烯酰胺等。
聚合反应的条件包括：温度、压力、搅拌速度等。
两种聚合硫酸铁生产工艺探讨
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第４２卷第４期２１００年４月无机盐工业ＩＮ０ＲＧＡＮＩＣＣＨＥＭＩＣＡＬＮＤＵＳＳＩＴＲＹ３９两种聚合硫酸铁生产工艺探讨周秀梅（云南云天化国际化工股份有限公司红磷分公司，云南开远６１０）６６０摘要：阐述了聚合硫酸铁的用途及净水原理。
催化氧化法生产聚合硫酸铁是在催化剂（如亚硝酸钠、硝酸等）的作用下，利用空气或氧气将亚铁离子氧化为铁离子，经水解和聚合获得聚合硫酸铁。
直接氧化法生产聚合硫酸铁是直接通过强氧化剂（如次氯酸钠、酸钠和过氧化氢等）氯将亚铁离子氧化为铁离子，经水解和聚合获得聚合硫酸铁。
通过对两种聚合硫酸铁的生产工艺、过程控制、生产成本及优缺点等进行对比分析，出直接氧化法生产得工艺简单，反应速率快，生产周期短，对环境的污染小，有较好的环境和经济效益。
关键词：聚合硫酸铁；催化氧化法；直接氧化法中图分类号：Ｑ３．１Ｔ１８１文献标识码：Ａ文章编号：０６—９０２１）４—０９—１０４９（００００３０４ＤｉｃｓｏｎｗｏｋｎｄｆｐｒｕｃｉｏｅｓｏｓｕｓｉｎｏｔｉｓｏｏｄｔｏｎｐｒｃｓｆＰＦＳＺｈｕＸｉｍｅｏｕｉ（ｅｈｓｈｒｓＢａｃ，ｕｎｎＹｎｉｈａＩｔｎｔｎｌｈｍｃｌｏ－ｔ，ａｎｎ６１０，ｈｎ）ＲｄＰｏｏｒｎｈＹｎａｕｔｎｕｎｒａｉａｅｉ．ＬｄＫｉ６６０ＣｉａｐｕａｅｏＣａＣ．ｙａＡｓａｔＵｅｏｏｆｒｕａＰＳｎｓｗｔｕ￣ｎｒｃｌｗｒｔｄｃｄＣｔｙｉｏｉａｏｅ·ｂｔｃ：ｓｓｆｌｅｉｓｌｔＦ）ａｄｉａｒｒｉｇｉｉｅｅｉｒｕｅ．ａｌｔｘｄｔｎｍｔｒｐｙｒｃｆｅ（ｔｅｐｉｐｎｐｅｎｏａｃｉｈｏｓａＰＳｐｏｕｔｎｍｅｔｄｗｉｈｉｋｎｓｆａｒｏｘｇｎｔｘｄｚｅｒｕｏｓｉｔｅｒｏｓｕｄｒｈｃｉｎｄｉＦｒｄｃｉｈｏｈｃｓｍａｉｇｕｅｏｉｒｏｙｅｏｉｉｆｒｏｓｉｎｎｏｆｒｉｉｎｎｅｅａｔｏｏｅｃｔｏｏｃｔｙｔ（ｕｈａａＯｎＯ）ａｄｔｎＰＳｃｕｄｂｒｄｃｄｂｙｒｙｉａｄｐｌｒａｏ．ｉｃｏｉａｏｆａｌａｓｓｃｓＮ２ｄＨＮ３，ｎｅＦｏｌｅｐｏｕｅｙｈｄｏｓｎｏｍｅｚｔｎＤｒｔｘｔｎＮａｈｌｓｙｉｉｅｄｉｍｔｄｉｔｏｇｔｎｘｄｎｓ（ｕｈａａ１ＮＣ０，ｄＨ２ｏｏｉｉｒｕｎｔｆｒｎｉｃｙａｄｅｏｒｕｈｓｏｇｏｉａｔｓｃｓＮＣ０，ａ１３ａ２）ｔｘｚｆｒｓｏｓｎｏｅｉｉｓｒｔ，ｎｈｓｈｒｎＯｄｅｅｏｉｉｒｃｏｄｅｌｔｅｅＦｆｒｈｄｏｙｉａｄｐｌｍｅｚｔｎＴｒｕｈｔｅｃｍｐｒｉｎａｄａａｙｉｏｒｄｃｉｎｐｏｅｓｓｐｏｅｓｈｎｇｔＰＳａｔｙｒｌｓｎｏｙｒａｉ．ｈｏｇｈｏａｉｏｎｎｌｓｓｎｐｏｕｔｒｃｓｅ，ｒｃｓｅｓｉｏｓｏｃｎｒｌｐｏｕｔｎｃｓｓａｖｎａｅ，ｎｉｄａｔｇｓｏｈｗｔｏｓｉｗｓｆｕｄｔａｉｃｘｄｔｎｍｅｈｄｈｄｏｔｏ，ｒｄｃｉｏｔ，ｄａｔｇｓａｄｄｓｖｎａｅｆｔｅｔｏｍｅｈｄ，ｔａｏｎｈｔｄｒｔｏｉａｉｔｏａｏａｅｏｂｔｒｅｖｒｎｎａｎｃｎｍｉｂｎｆｓｄｅｔｔｓｌｒｐｏｕｔｎｐｏｅｓｆｓｅｅｃｉｎｒｔ，ｈｒｒｐｏｕｔｎｃ—ｅｔｎｉｍｅｔｌａｄｅｏｏｃｅｅｔｕｉｉｅｒｄｃｉｒｃｓ，ａｔｒｒａｔａｅｓｏｔｒｄｃｉｙｅｏｉｏｓｍｐｏｏｅｏｃｅ，ｎｍａｌｒｅｖｒｎｎｔｌｐｏｌｉｎ．ｌａｄｓｌｅｎｉｏｍｅａｌｕｔｏＫｅｒｓｏｙｅｒｃｓｌｔ；ａａｙｉｘｄｔｎｍｅｈｄｄｒｃｘｄｔｎｍｅｈｄｙｗｏｄ：ｐｌｒｉｕｆｅｃｔｌｔｏｉａｉｔｏ；ｉｔｉａｉｔｏｆａｃｏｅｏｏ聚合硫酸铁是一种新型净水剂，主要用作饮用水和工业用水的处理剂以及工业废水、市污水和城也越高，其形成的矾花越大，凝效果越好，絮絮体的沉降速度越快¨。
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毕业论文聚合硫酸铁的合成工艺研究学生姓名：专业：班级：学号：指导教师：完成日期：摘要：以硫酸法生产的钛白粉副产品七水硫酸亚铁为原料，以氧气、双氧水、臭氧作氧化剂，改变浓硫酸滴加速度、反应温度和反应时间来合成聚合硫酸铁铝。
应用试铁灵逐时络合比色法测定铁溶液中聚合物的形态，结合其他性能测试，探索合成聚合硫酸铁铝的最佳工艺条件。
经过反复实验证明，复合聚合硫酸铁铝生产周期短、成本低、经济效益高、设备投资少、产品无毒无害、絮凝效果好，是一种具有很好发展前景的絮凝剂。
关键词：聚合硫酸铁铝；水处理剂；逐时比色法目录前言 (1)第一章实验部分 (1)1.1 主要试剂及仪器 (1)1.2 实验方法 (1)1.2.1 双氧水氧化法 (2)1.2.2 氯酸钾氧化法 (2)1.2.3 催化氧化法 (2)1.2.4 PFS的其他合成方法 (3)第二章结果及讨论 (3)2.1 实验原理 (3)2.2 H2SO4用量的影响 (4)2.3 H2O2用量的影响 (4)2.4 H2O2加入的速度 (4)2.5 反应温度的影响 (5)第三章结论 (5)参考文献 (6)前言铁盐和铝盐都是传统的无机盐类絮凝剂，具有相似的水解，聚合行为。
对铁盐水解过程的研究表明，铁离子的稳定溶胶也能通过加碱方式制备。
日本三上八州家等研究开发了聚合硫酸铁（PFS），于1974年申请了首个专利，20世纪80年代在水处理中得到广泛应用，取得了良好效果[1]。
PFS是在硫酸铁分子族的网状结构中插入羟基后形成的一种无机高分子絮凝剂，可有效除去水中的悬浮物、有机物、硫化物、亚硝酸盐、胶体及金属离子。
PFS具有除臭、破乳及污泥脱水等功能，对浮游微生物也有较好的去除作用。
PFS处理含油污水的效果远比硫酸亚铁显著，且对金属设备的腐蚀性较小，但产生的污泥量较多、出水带色。
因聚合硫酸铁在水中水解后可产生多种高价的多核铁离子，对水中悬浮物胶体颗粒进行电中和，降低电位，使水中胶体颗粒脱稳而相互凝聚，同时产生吸附、架桥交联等作用。
因聚合硫酸铁的混凝性能优良，形成的矾花粗大密实，沉降速度较聚合氯化铝要快，出水浊度低，对BOD的去除率高达90%以上，不含铝、氯及其它杂质离子等有害物质。
Qybkscl聚合硫酸铁适用的水源pH值范围宽4~11最佳效用pH值为6~9。
聚合硫酸铁对低温高浊水的净化效果尤佳。
相关国家标准GB14591—2006。
聚合硫酸铁(PFS)也称碱式硫酸铁或羟基硫酸铁，其分子式一般可表示为[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m[2]，聚合硫酸铁(PFS)的生产方法多种多样，根据使用的氧化剂，可将制备方法大致分为空气氧化法、硝酸氧化法、氯酸盐和双氧水氧化法。
但无论是哪种氧化剂，都是经过氧化、水解、聚合制得聚合硫酸铁(PFS)。
本文用双氧水为氧化剂，直接氧化七水合硫酸亚铁合成聚合硫酸铁，探索了最佳合成条件。
利用本法生产聚合硫酸铁，设备简单、生产周期短、无污染、反应不用催化剂、产品不含杂质、稳定性高，对工业化生产具有一定的指导作用[3]。
第一章实验部分1.1 主要试剂及仪器FeSO4.7H2O(AR)、H2O2（AR）、浓H2SO4精密电动搅拌器、721型分光光度计、pHS-3C型酸度计、密度计等。
1.2 实验方法1.2.1 双氧水氧化法双氧水（H2O2）在酸性环境中是一种强氧化剂，可以将亚铁氧化成三价铁从而制得聚合硫酸铁：2FeSO4+H2O2+(1-n/2)H2SO4=Fe2(OH)n(SO4)3-n/2+(2-n)H2O制备过程中，按照生产量和所需盐基度，在反应釜中加入硫酸亚铁、硫酸和水，混合，当温度升高到30～45℃时，再搅拌过程中，通过加料管在釜底缓慢加入H2O2。
H2O2很快将亚铁氧化成三价铁，取样分析，待亚铁浓度降低至规定浓度时，停止反应。
利用本法生产聚合硫酸铁，具有设备简单、生产周期短、反应不用催化剂、产品不含杂质、稳定性高等特点。
但反应过程中，有H2O2分解时形成的O2气放出，在无催化剂时，起不到氧化作用。
要减少O2的生成，需控制H2O2的投放速度。
制备工艺为间歇式操作，影响生产效率。
H2O2成本较高，它增加了聚合硫酸铁的成本，不利于工业化生产。
1.2.2 氯酸钾氧化法氯酸钾是广泛应用于炸药和火柴工业的强氧化剂，同样也可以将亚铁氧化成三价铁：6FeSO4+KClO3+3(1-n/2)H2SO4=3[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]+3(1-n)H2O+KCl制备时，将硫酸、硫酸亚铁和水按比例加入反应釜中，在常温或稍高温度下，搅拌中加入氯酸钾。
检验亚铁离子减少到规定浓度时即可结束反应。
该法生产工艺简单，设备投资少，产品稳定性好，反应效率高，无空气污染。
产品中含有氯酸盐，可兼作混凝与杀菌药剂。
但制品中残留有较高的氯离子和氯酸根离子，不宜用于水处理。
同时氯酸钾价格昂贵，产品成本高。
1.2.3 催化氧化法聚合硫酸铁在工业生产中。
即以硫酸亚铁及硫酸为原料，借助催化剂（主要用NaNO2）的作用，利用氧化剂使硫酸亚铁在酸性介质中被氧化成三价铁离子。
然后使用氢氧化钠中和，调整碱化度进行水解，聚合反应制得聚合硫酸铁。
其制备原理如下：（1）催化氧化反应(慢反应):2FeSO4+H2SO4+(1/2)O2=Fe2(SO4)+H2O（2）水解反应(快反应)：Fe2(SO4)3+H2O=Fe2(OH)n(SO4)3-n/2+(n/2)H2SO4（3）聚合反应(快反应)：m[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m其中：n≤2，m≥f(n)2NO+O2=2NO22FeSO4+NO2+H2SO4=Fe2(SO4)3+NO+H2OFe2(SO4)3+nNaOH=Fe2(OH)n(SO4)3-n/2+(n/2)Na2SO4m[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]=[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m副反应：日本于70年代发表了该法制备PFS的专利。
我国国内也已能进行工业化生产，其工艺流程如图1-1 [4]：加水硫酸NaOH 搅拌2h 熟化静置2～4d↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓原料→氧化→中和→聚合→粗滤→细滤→液体聚铁产品图1-1 x x x x工艺流程图此法简便易行，但尚有不足之处。
催化剂NaNO2是致癌物质，且生产过程中投入量大，产品中的亚硝酸根离子易超标，限制了其在处理中的应用；氮的氧化物排出，污染环境，后处理工序复杂。
反应速率慢，要适应大规模工业化生产，需要用改进措施。
1.2.4 PFS的其他合成方法前面所叙述聚合硫酸铁的制备方法，一般都是先将亚铁离子氧化成三价铁离子，然后通过调整、控制反应条件，经过一系列的水解、聚合过程而制得产品。
基于此，在工业化生产中还有一些其它制备方法。
在工业生产硫酸过程中，粉碎的硫铁矿在高温空气中氧化成SO2；同时，还生成含有Fe2O3等的矿灰。
为提高资源的综合利用率和实现废、副产品的资源化，这种矿灰中含有大量的三价铁，可以加入一定量的硫酸，在适宜的温度下反应，过滤除去固体物，滤液便可制得液体PFS产品[10]。
铁矿石主要含Fe3O4，用酸溶解后，调整硫酸与铁离子的摩尔比，在稍高温度下，借助催化剂作用，经氧化、水解、聚合可制得聚合硫酸铁[11]。
有报道[12]:利用固相配位化学工艺，以硫酸亚铁为原料，在催化剂作用下，搅拌混合氧化：再加入一定量硫酸聚合制得了分子式为Fe2m O n(SO4)3m-n(m<n<1)的净水剂。
该产品絮体形成快，对pH值、水温适应性强，腐蚀性低，吸水性好，能有效除去水中金属离子。
方莉等[13]针对现有聚合硫酸铁制备方法中，聚合度不高，水解聚合过程慢，需有毒的催化剂等问题，提出了一种人工强制合成高聚合度PFS的工艺条件。
这种方法是在各种铁的氯盐溶液中，高速搅拌时加入碳酸钠聚合剂聚合，反应3.5h左右，可以生成胶状絮凝剂，经干燥可以制得固体产品。
我们也利用染料厂的废硫酸样品和火力发电厂粉煤灰样品（并适当添加其它含铁废渣）制备出聚合硫酸铁，其混凝效果良好。
在制备过程中，利用废硫酸与煤粉之间的放热反应提供热量；因此本法具有节能、成本低的优点；并且可变废为宝、回收资源、改善环境。
综上所述，双氧水氧化法适用于实验研究中需要少量局和硫酸铁时的制备，而难于在工业化生产中普及。
因此下面就以双氧水氧化法为例进行介绍。
第二章结果及讨论2.1 实验原理七水合硫酸亚铁在酸性条件下，被双氧水氧化成硫酸铁，经水解、聚合反应制得红棕色聚合硫酸铁(PFS)。
主要反应如下：2Fe+H2O2+H2SO4 →2Fe(SO4)3+2H2OFe2(SO4)3+nH2O→Fe2(OH)n(SO4)3-n/2H2SO4m[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2] →[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m氧化、水解、聚合3个反应同时存在于一个体系当中，相互影响，相互促进。
其中氧化反应是3个反应中较慢的一步，控制着整个反应过程。
2.2 H2SO4用量的影响常温下，30g FeSO4.7H2O、30 ml水,滴加浓硫酸和9ml H2O2。
结果如表2-1所示。
表2-1 H2SO4用量对产品性能的影响H2SO4用量/ml 0.5 1.7 2.0 2.3 2.6 3.5 样品颜色红褐色沉淀红棕色红棕色红棕色红棕色黄绿色Fe3+/% 8.41 12.54 12.52 12.42 12.23 11.82 Fe2+/% 0.00 0.00 0.00 0.00 0.0017 0.122盐基度/% 22.57 17.08 15.17 13.75 10.92 6.44 实验表明：只有当硫酸与Fe2+的物质的量之比介于0.30～0.45之间时，聚合硫酸铁产品性能最好。
硫酸用量1.7ml时盐基度较大，为此本实验条件下浓硫酸用量1.7 ml。
[14,15]2.3 H2O2用量的影响常温下，30g FeSO4·7H2O、30 ml水、1.7 ml浓H2SO4，用漏斗滴加不同量H2O2，测定Fe2+转化率，Fe2+的转化率越高，反应所得的产品质量越好，可用Fe2+的转化率衡量合成反应，以下相同。
表2-2 H2O2用量对Fe2+转化率的影响H2O2的用量对产品质量指标有很大的影响，当H2O2加入不足时, Fe2+不能够完全氧化Fe3+,此时溶液中仍然含有较多的Fe2+；加入量过多时,固然可以保证氧化完全,但引起氧化剂不必要的浪费。
由表2-2可以看到H2O2的用量为8ml时,样品中Fe2+氧化比较完全。
因此H2O2的用量定为8.0ml。
[16]2.4 H2O2 加入速度为了保证氧化反应的进行,必须控制氧化剂加入的速度,在搅拌作用下使物料之间充分接触反应。
但若加入速度过慢,反应所需时间过长,对工业生产是不利的。
若加入速度过快,氧化剂有可能来不及与物料充分接触反应就被分解。