聚合硫酸鐵是一種安全、高效的混凝劑，具有優(yōu)良的去除亞硝酸鈉和鐵的特性

聚合硫酸鐵(簡稱PFS)自70年代問世以來，引起了世界各國的水處理界專家學(xué)者的關(guān)注。80年代初，日本實現(xiàn)了工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)。我國從80年代初開始對聚合硫酸鐵進(jìn)行研制，80年代中期，化工部天津化工研究院及其一些大專院校先后開發(fā)出釜式反應(yīng)生產(chǎn)工藝，以搪瓷釜為反應(yīng)器，在一定工作壓力和溫度下，在進(jìn)行攪拌的同時，先后加入反應(yīng)原料及催化劑進(jìn)行氧化、水解和聚合反應(yīng)。此工藝先后在國內(nèi)建成幾條生產(chǎn)線，取得一定的運行經(jīng)驗，并生產(chǎn)出了質(zhì)量可靠的產(chǎn)品，用于工程實踐，取得了良好的效果。90年代中期山東建筑工程學(xué)院在多年研制的基礎(chǔ)上，于1995年建成了塔式生產(chǎn)聚合硫酸鐵的生產(chǎn)裝置，并投入了試生產(chǎn)。據(jù)報道，此工藝中的化學(xué)反應(yīng)在反應(yīng)塔內(nèi)進(jìn)行，反應(yīng)速度快，可在常壓或低壓下運行，操作安全。一些研究單位和大專院校還進(jìn)行了硫酸亞鐵與過氧化氫、硫酸亞鐵與氯酸鉀直接合成的實驗室及小型工業(yè)生產(chǎn)實驗，但目前尚未有進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)的報道。從總體看，我國聚合硫酸鐵的研制和工業(yè)生產(chǎn)水平接近某些發(fā)達(dá)國家的水平，生產(chǎn)出的產(chǎn)品能夠滿足給水凈化和廢水處理的要求。

聚合硫酸鐵與傳統(tǒng)的硫酸亞鐵、三氯化鐵、硫酸鋁等凈水劑相比較有著突出的優(yōu)點：對原水的pH適應(yīng)范圍廣，絮凝體形成速度快、密集且重量大，沉降速度快。尤其對低溫、低濁水有著優(yōu)良的處理效能。對各廢水中的BOD、COD及色度有良好的去除效果。同時由于聚合硫酸鐵生產(chǎn)工藝簡單、原料價格低，因此生產(chǎn)成本低。以聚合硫酸鐵和聚鋁相比，凈水效果和用量大致相當(dāng)，但藥劑費可節(jié)約30～50%，經(jīng)濟(jì)效益顯著。因此國家環(huán)保局1992年、1994年兩次將聚合硫酸鐵列入環(huán)境保護(hù)較佳實用技術(shù)推廣項目，但推廣情況并不理想。一個重要原因是一些學(xué)者認(rèn)為使用催化劑亞硝酸鈉生產(chǎn)的聚合鐵，由于在生產(chǎn)中使用亞硝酸鈉限制了產(chǎn)品的使用范圍；有的甚至提出亞硝酸鈉本身有致癌作用。因此從對人們的身體健康負(fù)責(zé)角度出發(fā)，許多單位不敢選用聚合硫酸鐵做凈水劑；有的水廠雖然使用聚合硫酸鐵后效果很好，也因上述原因改用了其它的藥劑。

目前我國形成一定生產(chǎn)規(guī)模的聚合硫酸鐵廠，無論是采用有一定運行經(jīng)驗和可靠的壓力釜法生產(chǎn)工藝還是進(jìn)行試生產(chǎn)的塔式工藝法都是加入催化劑進(jìn)行氧化反應(yīng)，都以硫酸、硫酸亞鐵、氧氣和水為原料，在一定壓力溫度條件下用氧化劑進(jìn)行氧化。從電化學(xué)角度看，可以氧化亞鐵的氧化劑較多，但在酸性溶液中其氧化還原電位必須大于硫酸亞鐵中鐵離子的氧化還原電位，國內(nèi)外常用來進(jìn)行直接合成試驗的氧化劑有過氧化氫、氯酸鉀、次氯酸鈉。上述直接合成法至目前為止，因成本或生產(chǎn)工藝問題而未形成工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)。

目前，我國形成規(guī)模生產(chǎn)的聚合硫酸鐵廠都選用NaNO2作催化劑。目前對催化反應(yīng)的過程和催化劑NaNO2作用原理尚未有統(tǒng)一看法，筆者認(rèn)為其過程和原理是亞硫酸鈉在稀硫酸液中，生成亞硝酸，由于聚合反應(yīng)是在聚合釜內(nèi)進(jìn)行，溫度被控制在較高的數(shù)值范圍內(nèi)，反應(yīng)在酸性溶液中進(jìn)行，催化劑已不能以亞硝酸鈉的形式存在。則不可能以亞硝酸鈉的形式進(jìn)入產(chǎn)品內(nèi)。

大港油田濱海水廠以灤河水為水源，使用聚合硫酸鐵做凈水劑，已運行三年，未曾發(fā)現(xiàn)源水凈化后亞硝氮含量增加的情況，而是含量降低。為進(jìn)一步驗證使用聚合硫酸鐵做飲用水凈水劑給原水中亞硝氮的含量帶來的變化，凈水劑廠請?zhí)旖蚴行l(wèi)生防疫站對水廠使用的聚合硫酸鐵（以鈦白粉副產(chǎn)品硫酸亞鐵為原料）進(jìn)行了分析，并對其凈化后的水進(jìn)行分析化驗。

從結(jié)果中進(jìn)一步證實了用聚合硫酸鐵凈化水不但不會增加而且還可以降低亞硝氮的含量。我國在GB5749-85飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)所列項目中并未列出亞硝氮。在城市供水行業(yè)2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃中要求一類水司的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中亞硝酸鹽的含量為0.1mgN02/L?？梢娞幚砗蟮乃沁_(dá)到了一類水司要求。

從上述結(jié)果中還可以看出，使用聚合硫酸鐵凈化水，不但不會使水中鐵的含量增加，而且除鐵效果顯著。而有的報道則認(rèn)為，使用聚合硫酸鐵進(jìn)行凈水處理會增加水中鐵的含量，同時會給水的色度帶來影響，這與上述事實截然不同。這一現(xiàn)象較近在大港油田的油層污水處理中又得到證實，油田采油第一作業(yè)區(qū)用聚合硫酸鐵處理油層污水，其原水和處理后的水化驗結(jié)果見表2。

可以看出，聚合硫酸鐵確是一種優(yōu)良的無機(jī)高分子凈水劑，有著常規(guī)無機(jī)凈水劑不具備的特性。其原因主要在于聚合鐵其分子量比一般混凝劑大得多，其中存在低聚多核羥基絡(luò)離子，這類絡(luò)合離子在疏液表面有很強(qiáng)的化學(xué)作用，投加后將會產(chǎn)生迅速的吸附架橋作用，使粘土顆粒達(dá)到電中和脫穩(wěn)絮凝，又發(fā)揮粘結(jié)架橋卷掃絮凝作用，表現(xiàn)出較高的絮凝效果，是優(yōu)良安全的自來水和工業(yè)污水的處理劑。但關(guān)于聚合硫酸鐵的合成、形態(tài)、效能、絮凝機(jī)理還不很清楚，需經(jīng)進(jìn)一步深入研究，使之應(yīng)用更為廣泛。