催化氧化法制備聚合硫酸鐵的原理
催化氧化法制備聚合硫酸鐵的原理
聚合硫酸鐵在工業生產中多采用催化氧化法。即以硫酸亞鐵及硫酸為原料，借助催化劑(NaNO2)的作用，利用氧化劑使硫酸亞鐵在酸性介質中被氧化成三價鐵離子。然后用氫氧化鈉中和，調整堿化度進行水解，聚合反應制得聚合硫酸鐵。其制備原理如下：
（1）催化氧化反應(慢反應)：
2FeSO4 + (1/2)O2 + H2SO4—→ Fe2(SO4) 3 + H2O
（2）水解反應(快反應)：
Fe2(SO4) 3+ H2O —→ Fe2(OH)n(SO4) 3-n/2 + (n/2) H2SO4
（3）聚合反應(快反應)：
m[Fe2(OH)n(SO4) 3-n/2] —→[Fe2(OH)n(SO4) 3-n/2 ] m
2NO + O2 —→ 2NO2
2 FeSO4 + H2SO4 + NO2 —→ Fe2 (SO4 ) 3 + NO + H2O
Fe2(SO4) 3+ nNaOH —→ Fe2(OH)n(SO4) 3-n/2 + (n/2) Na2SO4
m[Fe2(OH)n(SO4) 3-n/2] —→[Fe2(OH)n(SO4) 3-n/2 ] m
副反應：
2NO2 + H2O —→ HNO2 + NO
此法簡單易行，但尚有不足之處。催化劑NaNO2是致癌物質，且生產過程中投加量大，產品中的亞硝酸根離子易超標，限制了其在飲用空氣凈化中的應用；氮的氧化物排出，污染環境，后處理工序復雜；反應速率慢，要適應大規模工業化生產，需采用改進措施。
為解決上述不足，不少研究者提出了許多有意義的改進方法，如加溫加壓，改善生產工藝，添加助催化劑，配以強力攪拌，尋找更為有效且無毒的催化劑等。采用催化法生產聚合硫酸鐵，雖然已進入了工業化的階段，但在改進工藝和設備，縮短反映時間，提高生產效率，降低生產成本和能耗等方面，仍有待科研工作者去進一步研究解決。
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