孙 全 方

（合肥市皖发净水材料有限公司， 安徽 合肥 231125）

亚硝酸钠法生产聚合硫酸铁新进展

孙 全 方

（合肥市皖发净水材料有限公司， 安徽 合肥 231125）

酸性条件下，以亚硝酸钠为催化剂，以氧气为氧化剂，一步法生产聚合硫酸铁。实践证明：密闭条件下，于350 kg水中投加1 t全铁含量为20%的硫酸亚铁，配以98%浓硫酸的110 kg，以20 kg亚硝酸钠作为催化剂，以10～11 MPa的工业氧气5～6瓶作为氧化剂，55 ℃下催化氧化硫酸亚铁制备液体聚合硫酸铁可以在3 h内完成反应，生产出符合国家标准的高效净水剂。此生产工艺大大缩短了反应完成时间，提高了生产效率。又因为是密闭条件下反应，也大大减少了亚硝酸钠对环境的污染。是一种制备聚合硫酸铁的理想方案。目前，此工艺已经应用于本公司的实际生产。

亚硝酸钠法； 聚合硫酸铁； 缩短反应时间； 提高生产效率减少环境污染

经典的亚硝酸钠法生产聚合硫酸铁生产方法是：将定量的水中加入反应釜中，边搅拌边加入定量的硫酸亚铁，然后滴加定量的硫酸。在充分搅拌的情况下,缓慢加入亚硝酸钠,并通入空气进行完全氧化。[1]为了提高反应速度,降低生产成本,亚硝酸钠按多次少量的原则投加,其总投加量为物料总量的1%～1.5%,完全反应时间需17 h。 此法，生产工艺简单易行,反应过程温和,对设备的要求不高,投资省。不足之处是：氧化时间太长,生产效率低；产品聚合硫酸铁的盐基度较低,一般只有6～9。且反应过程常常伴随着大量氮的氧化物排出, 污染了环境, 致使产品的盐基度受到很大的制约。笔者在借鉴中和经典的亚硝酸钠法生产聚合硫酸铁生产方法[2]和双氧水氧化法生产聚合硫酸铁最新工艺方法[3]基础上，经过多次反复试验，最终找出了一条高效亚硝酸钠法生产聚合硫酸铁的可行方案。

1 所需原料和设备

自来水350 kg；

FeSO4·7H2SO41 t（含量20%）；

98% H2SO4110 kg；

NaNO220 kg加入100 kg水中；

氧气5～6瓶（10～11 MPa的压力）；

搪瓷反应釜（带循环泵）。

2 操作步骤

2.1 准备工作

检查反应釜内是否干净，搅拌桨及内置温度计套管是否完好，试开搅拌是否正常，试开物料循环泵是否正常，反应釜盖及压力计密封垫是否完好，所有阀门是否完好和开闭自如，检查完好后开始下一步操作。

2.2 投料生产

（1）往反应釜内加入自来水350 kg，然后开搅拌，缓慢投加硫酸亚铁1 t，并在搅拌的情形下加入所需硫酸 110 kg（加硫酸不宜过快，110 kg硫酸10-15分钟加完）；用蒸汽给反应釜加热，以促使硫酸亚铁全部溶解。观察温度计，加热升温至30～35 ℃停止通蒸汽。关闭蒸汽阀门。打开冷却循环水出水阀门。

（2）搅拌5 min后，停搅拌。打开反应釜底阀，打开循环泵进出口阀门，开循环泵。打开配好的亚硝酸钠（每箱加入25 kg亚硝酸钠固体，然后用自来水补满，用木棒搅拌使亚硝酸钠全部溶解）箱阀门，进行第一次加亚硝酸钠固体 10 kg（约 20～30 min）后，关闭亚硝酸钠阀门。

（3）打开氧气瓶阀门，调节减压阀压力至 1 MPa左右的压力通氧气。观察温度计温度，保证反应在 55 ℃度进行。温度过高时，打开冷却水进水阀，开冷却循环水，使温度保持55 ℃。

（4）待氧气用完2瓶后，再打开亚硝酸钠阀门，加入亚硝酸钠固体10 kg（约20～30 min）。关闭亚硝酸钠阀门。

（5）继续通入氧气，待氧气消耗3瓶时，第一次取样检测；以后每消耗半瓶氧气取一次样检测。至消耗4瓶氧气后，每过30 min开反应釜搅拌一次，每次搅拌1～2 min。

（6）反应完全后，开冷却循环水，放料（一般1 t硫酸亚铁完全反应需5～6瓶氧气）。完全反应时间大约3 h。

（7）生产完成后，清洁生产现场。

3 所得产品检测结果

检测结果见表1。

由表1可以看出：本公司运用新工艺生产出的产品各项指标均优于国家标准。

表1 聚合硫酸铁检测对照表Table 1 PFS detection table

4 结论与讨论

4.1 结论

新工艺生产产品，耗时仅3 h，远远少于经典工艺的17 h,很大程度上提高了生产效率；所产出的产品质量也优于国家标准。

4.2 讨论

有学者认为此工艺使用亚硝酸钠作为催化剂，在催化氧化过程中，会产生大量的氮氧化物，从而污染环境。[5]因此，本工艺也就此方面做了改进：本工艺改用密闭反应釜反应，基本杜绝了这一隐患；不过，亚硝酸钠本身是一种对人体有毒的致癌物,它的使用限制了聚合硫酸铁对生活饮用水的净化处理。基于此点的改进，笔者很是期待。

［1］朱志平. 聚合硫酸铁生产中的投料计算与应用[J]. 工业水处理,2002,22（11）：34-36.

［2］潘碌婷，吴锦锋. 聚合硫酸铁制备技术与研究进展[J]. 工业水处理,2009,29(9）:1-5.

［3］孙全方. 固体聚合硫酸铁生产工艺改进探究[J] .广东化工,. 2013，40（21）：77-78.

［4］汤鸿霄.无机高分子絮凝理论与絮凝剂[M]. 北京.中国建筑工业出版社, 2006: 182-187.

［5］郑怀礼，龙腾锐，袁宗宣.聚合硫酸铁制备方法研究及其发展[M].环境污染治理技术与设备,2000，1(5）：21-28.

Research on Production of Polyferric Sulfate by Sodiun Nitrite Method

SUN Quan-fang
（Wanfa Water Purification Materials Co., Ltd., Anhui Hefei 231125，China）

Under acidic conditions, using sodium nitrite as the catalyst and oxygen as the oxidant, polyferric sulfate can be produced by one-step process. The practice has proved that: under closed condition, after 110 kg 98% concentrated sulfuric acid and one ton ferrous sulfate with total iron content of 20% add in 350 kg water, liquid polyferric sulfate can be prepared with 20 kg sodium nitrite as catalyst and industrial oxygen as the oxidant at 55 ℃ in 3h. The obtained product can meet the national standards for high efficiency water purifiers. The process can greatly reduce the reaction time and increase the productivity. The reaction is under closed condition, so the environment pollution caused by sodium nitrite greatly reduces. Currently, this process has been applied in actual production of water purifiers.

Sodium nitrite method; PFS; Shortening the reaction time; Improving production efficiency and reducing environmental pollution

TQ 031

A

1671-0460（2014）11-2238-02

2014-04-09

孙全方（1985-），安徽颍上县人，工程师，主要从事质量检验与实验室研发。