Uchambuzi kamili wa mchakato wa uzalishaji wa sulfate ya polyferric

Kama flocculant muhimu ya polima isokaboni, sulfate ya polyferricimekuwa ikitumika sana katika uwanja wa Matibabu ya Maji kwa sababu ya faida zake kama vile athari nzuri ya kuteleza, kasi ya kutulia haraka na anuwai ya utumizi. Ifuatayo itaanzisha kadhaa ya kawaidasulfate ya polyferric michakato ya uzalishaji kwa undani.

Njia ya oxidation ya moja kwa moja

kanuni

Uoksidishaji wa moja kwa moja unahusisha kutumia vioksidishaji vikali ili kuoksidisha ioni za feri (Fe²⁺) hadi ioni za feri (Fe³⁺), ikifuatiwa na hidrolisisi na miitikio ya upolimishaji chini ya hali fulani kuunda salfati ya polimeri. Vioksidishaji vikali vya kawaida ni pamoja na peroksidi ya hidrojeni (H₂O₂), klorati ya potasiamu (KClO₃), na hipokloriti ya sodiamu (NaClO).

Mchakato unaonyeshwa na mfano wa peroxide ya hidrojeni

Malighafi: salfa yenye feri (FeSO₄·7H₂O), asidi ya sulfuriki (H₂SO₄) na peroxide ya hidrojeni (H₂O₂) hutayarishwa.

Awamu ya Mwitikio: Ongeza kiasi fulani cha salfa yenye feri na maji kwenye kinu, koroga ili kuviyeyusha. Kisha polepole kuongeza asidi ya sulfuriki ili kurekebisha asidi ya suluhisho. Ifuatayo, chini ya hali maalum ya joto na kuchochea, hatua kwa hatua ongeza suluhisho la peroksidi ya hidrojeni kwa tone. Peroxide ya hidrojeni huweka oksidi ioni zenye feri hadi ioni za feri, huku mlingano wa mmenyuko ukiwa kama ifuatavyo: 2FeSO₄ + H₂O₂ + H₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₃ + 2H₂O

Hatua ya upolimishaji: Baada ya mmenyuko wa oxidation kukamilika, hidrolisisi na athari za upolimishaji hufanyika kwa joto linalofaa ili kuunda sulfate ya chuma cha feri. Kwa kudhibiti wakati wa mmenyuko, joto na asidi, bidhaa zilizo na digrii tofauti za msingi na kiwango cha upolimishaji zinaweza kupatikana.

sifa na hasara

Manufaa: mchakato wa majibu ni rahisi, kasi ya majibu ni ya haraka, ubora wa bidhaa ni imara, na usafi ni wa juu.

Hasara: Gharama ya vioksidishaji vikali kama vile peroksidi ya hidrojeni ni kubwa, na hivyo kusababisha kuongezeka kwa gharama za uzalishaji; wakati huo huo, vioksidishaji vingine vina hatari fulani, na hatua kali za usalama zinahitajika katika kuhifadhi na matumizi.

Oxidation ya kichocheo

kanuni

Uoksidishaji wa kichocheo ni oksidi ioni za feri katika ayoni za chuma kwa kutumia oksijeni angani chini ya utendakazi wa kichocheo, na kisha kutoa salfati ya polimeri. Vichocheo vya kawaida ni pamoja na nitriti ya sodiamu (NaNO₂), dioksidi ya manganese (MnO₂) na kadhalika.

uhandisi wa mchakato

Maandalizi ya malighafi: malighafi kuu ni sulfate ya feri, asidi ya sulfuriki na kichocheo.

Mwitikio huanza: Ongeza sulfate yenye feri na maji kwenye kinu, koroga hadi kufutwa, kisha ongeza asidi ya sulfuriki ili kurekebisha asidi. Ifuatayo, ongeza kichocheo na uanzishe hewa kwa mmenyuko wa oksidi. Chini ya hatua ya kichocheo, oksijeni kutoka kwa hewa huweka oksidi ya ioni za feri kwa ioni za feri. Kuchukua nitriti ya sodiamu kama kichocheo, mchakato wa majibu ni kama ifuatavyo: 2FeSO₄ + 1/2O₂ + H₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₃ + H₂O

Mmenyuko wa upolimishaji: Baada ya mmenyuko wa oxidation kufikia kiwango fulani, hidrolisisi na athari za upolimishaji huendelea kutoa salfati ya feri. Utendaji wa bidhaa unaweza kubadilishwa kwa kudhibiti joto la mmenyuko, mtiririko wa hewa na wakati wa majibu.

sifa na hasara

Manufaa: hewa hutumiwa kama kioksidishaji, gharama ni ya chini, vyanzo vya malighafi vinapatikana sana; mchakato wa majibu ni kiasi mpole, rahisi kudhibiti.

Hasara: Kasi ya majibu ni ya polepole, na wakati wa majibu unahitaji kuwa mrefu; kichocheo kinaweza kubaki katika bidhaa, na kuathiri ubora wa bidhaa, na matibabu ya baadae inahitajika.

Oxidation ya kibaolojia

kanuni

Uoksidishaji wa kibaiolojia ni matumizi ya kimetaboliki ya vijiumbe ili kuoksidisha ioni za feri kwa ioni za chuma. Baadhi ya bakteria wenye vioksidishaji wa chuma asidiofili, kama vile bakteria ya sulfuri ya oksidi ya feri (Thiobacillus ferrooxidans), wanaweza kuoksidisha ayoni zenye feri hadi ioni za chuma katika mazingira yenye asidi na ioni za feri kama chanzo cha nishati.

uhandisi wa mchakato

Utamaduni wa matatizo ya vijidudu: Kwanza, kulima aina za vijidudu kwa uwezo wa oksidi ya chuma ili kukabiliana na mazingira mahususi ya ukuaji.

Uanzishaji wa mfumo wa mmenyuko: Ongeza myeyusho wa salfati yenye feri na suluhu ya utamaduni wa vijidudu kwenye tanki la mmenyuko, rekebisha thamani ya pH na halijoto ya myeyusho ili kutoa hali zinazofaa kwa ukuaji na kimetaboliki ya vijidudu.

Oxidation na upolimishaji: Katika mchakato wa ukuaji, microorganisms hatua kwa hatua oxidize ayoni feri katika ayoni chuma. Kwa kuongezeka kwa ukolezi wa ioni ya chuma, hidrolisisi na athari za upolimishaji huanza kuchukua nafasi, na kuzalisha polima ya sulfate ya feri.

sifa na hasara

Manufaa: Hali ya mmenyuko ni mpole, hakuna haja ya kutumia vioksidishaji vikali na vichocheo, rafiki wa mazingira; microorganisms inaweza kuwa recycled, kupunguza gharama za uzalishaji.

Hasara: kasi ya majibu ya polepole, mzunguko mrefu wa uzalishaji; ukuaji na kimetaboliki ya microorganisms huathiriwa sana na mambo ya mazingira, mahitaji ya juu ya udhibiti wa hali ya majibu; ubora wa bidhaa na mavuno si thabiti.

Tofauti sulfate ya polyferric michakato ya uzalishaji ina faida na hasara zao wenyewe. Katika uzalishaji halisi, makampuni ya biashara yanahitaji kuchagua mchakato unaofaa wa uzalishaji kulingana na hali zao na mahitaji ya soko, ili kuzalisha ubora wa juu na wa gharama nafuu. sulfate ya polyferric bidhaa ili kukidhi mahitaji ya matibabu ya maji na nyanja zingine.