Ítarleg greining á framleiðsluferli pólýferrísksúlfats

Sem mikilvægt ólífrænt fjölliðuflokkunarefni, pólýferrísk súlfathefur verið mikið notað á sviði Vatnsmeðferð vegna kosta þess eins og góðrar flokkunaráhrifa, hraðrar botnfallshraða og breitt notkunarsvið. Hér á eftir verða kynntar nokkrar algengarpólýferrísk súlfat framleiðsluferlum í smáatriðum.

Bein oxunaraðferð

meginregla

Bein oxun felur í sér notkun sterkra oxunarefna til að oxa járnjónir (Fe²⁺) beint í járnjónir (Fe³⁺), og síðan vatnsrof og fjölliðunarviðbrögð við ákveðnum skilyrðum til að mynda fjölliðu járnsúlfat. Algeng sterk oxunarefni eru vetnisperoxíð (H₂O₂), kalíumklórat (KClO₃) og natríumhýpóklórít (NaClO).

Ferlið er lýst með dæmi um vetnisperoxíð

Hráefni: járnsúlfat (FeSO₄·7H₂O), brennisteinssýra (H₂SO₄) og vetnisperoxíð (H₂O₂) eru útbúin.

Hvarfstig: Bætið ákveðnu magni af járnsúlfati og vatni út í hvarfefnið og hrærið þar til það leysist upp. Bætið síðan brennisteinssýru hægt út í til að stilla sýrustig lausnarinnar. Næst, við ákveðin hitastig og hræringarskilyrði, bætið vetnisperoxíðlausninni smám saman út í dropa fyrir dropa. Vetnisperoxíð oxar járnjónir í járnjónir með hvarfjöfnunni sem hér segir: 2FeSO₄ + H₂O₂ + H₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₃ + 2H₂O

Fjölliðunarstig: Eftir að oxunarviðbrögðunum er lokið eru vatnsrof og fjölliðunarviðbrögð framkvæmd við viðeigandi hitastig til að mynda járn(III)súlfat. Með því að stjórna viðbragðstíma, hitastigi og sýrustigi er hægt að fá vörur með mismunandi basastig og fjölliðunarstig.

kostir og gallar

Kostir: Viðbragðsferlið er tiltölulega einfalt, viðbragðshraðinn er mikill, gæði vörunnar eru stöðug og hreinleikinn er mikill.

Ókostir: Kostnaður við sterk oxunarefni eins og vetnisperoxíð er hár, sem leiðir til aukinnar framleiðslukostnaðar; á sama tíma fylgja sum oxunarefni ákveðnar hættur og strangar öryggisráðstafanir eru nauðsynlegar við geymslu og notkun.

Katalísk oxun

meginregla

Katalísk oxun felst í því að oxa járnjónir í járnjónir með því að nota súrefni úr loftinu undir áhrifum hvata og síðan mynda fjölliðu járnsúlfat. Algengir hvatar eru meðal annars natríumnítrít (NaNO₂), mangandíoxíð (MnO₂) og svo framvegis.

ferlisverkfræði

Undirbúningur hráefna: Helstu hráefnin eru járnsúlfat, brennisteinssýra og hvati.

Viðbrögðin hefjast: Bætið járnsúlfati og vatni í hvarfefnið, hrærið þar til það hefur leyst upp, bætið síðan brennisteinssýru við til að stilla sýrustigið. Næst er hvata bætt við og lofti hleypt inn fyrir oxunarviðbrögðin. Undir áhrifum hvata oxar súrefni úr loftinu járnjónir í járnjónir. Með natríumnítrít sem hvata er viðbragðsferlið sem hér segir: 2FeSO₄ + 1/2O₂ + H₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₃ + H₂O

Fjölliðunarviðbrögð: Eftir að oxunarviðbrögðin ná ákveðnu stigi halda vatnsrof og fjölliðunarviðbrögð áfram og framleiða járnsúlfat. Hægt er að stilla afköst vörunnar með því að stjórna viðbragðshita, loftflæði og viðbragðstíma.

kostir og gallar

Kostir: Loft er notað sem oxunarefni, kostnaðurinn er lágur, hráefni eru víða aðgengileg; viðbragðsferlið er tiltölulega vægt og auðvelt að stjórna.

Ókostir: Viðbragðshraðinn er tiltölulega hægur og viðbragðstíminn þarf að vera lengri; hvati getur verið eftir í vörunni, sem hefur áhrif á gæði hennar, og síðari meðhöndlun er nauðsynleg.

Líffræðileg oxun

meginregla

Líffræðileg oxun er notkun örverufræðilegra efnaskipta til að oxa járnjónir í járnjónir. Sumar sýrusæknar járnoxandi bakteríur, eins og brennisteinsbakteríur (Thiobacillus ferrooxidans), geta oxað járnjónir í járnjónir í súru umhverfi með járnjónum sem orkugjafa.

ferlisverkfræði

Ræktun örverustofna: Fyrst skal rækta örverustofna með járnoxunarhæfni til að aðlagast sérstöku vaxtarumhverfi.

Uppsetning hvarfkerfis: Bætið járnsúlfatlausn og örveruræktarlausn í hvarftankinn, stillið pH gildi og hitastig lausnarinnar til að skapa viðeigandi skilyrði fyrir vöxt og efnaskipti örvera.

Oxun og fjölliðun: Í vaxtarferlinu oxa örverur smám saman járnjónir í járnjónir. Með aukinni járnjónaþéttni hefjast vatnsrof og fjölliðunarviðbrögð sem mynda járnsúlfatpólýmer.

kostir og gallar

Kostir: Viðbragðsskilyrðin eru væg, engin þörf á að nota sterk oxunarefni og hvata, umhverfisvæn; örverur er hægt að endurvinna, sem dregur úr framleiðslukostnaði.

Ókostir: hægur viðbragðshraði, langur framleiðslutími; vöxtur og efnaskipti örvera eru mjög undir áhrifum umhverfisþátta, miklar kröfur um stjórnun viðbragðsskilyrða; gæði vöru og afrakstur eru tiltölulega óstöðug.

Öðruvísi pólýferrísk súlfat Framleiðsluferli hafa sína kosti og galla. Í raunverulegri framleiðslu þurfa fyrirtæki að velja viðeigandi framleiðsluferli í samræmi við aðstæður og markaðsþörf til að framleiða hágæða og ódýrt. pólýferrísk súlfat vörur til að mæta þörfum vatnsmeðferðar og annarra sviða.