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催化氧化法制備聚合硫酸鐵的原理

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???聚合硫酸鐵在工業(yè)生產(chǎn)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(zhì)中被氧化成三價鐵離子。然后用氫氧化鈉中和，調(diào)整堿化度進行水解，聚合反應(yīng)制得聚合硫酸鐵。其制備原理如下：

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（1）催化氧化反應(yīng)(慢反應(yīng))：

2FeSO₄?+ (1/2)O₂?+ H₂SO₄—→ Fe₂(SO₄) ₃?+ H₂O

（2）水解反應(yīng)(快反應(yīng))：

Fe₂(SO₄) ₃+ H₂O —→ Fe₂(OH)_n(SO4) _3-n/2?+ (n/2) H₂SO₄

（3）聚合反應(yīng)(快反應(yīng))：

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(yīng)：

2NO₂?+ H₂O —→ HNO₂?+ NO

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此法簡單易行，但尚有不足之處。催化劑NaNO₂是致癌物質(zhì)，且生產(chǎn)過程中投加量大，產(chǎn)品中的亞硝酸根離子易超標(biāo)，限制了其在飲用空氣凈化中的應(yīng)用；氮的氧化物排出，污染環(huán)境，后處理工序復(fù)雜；反應(yīng)速率慢，要適應(yīng)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，需采用改進措施。

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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(chǎn)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(chǎn)聚合硫酸鐵，雖然已進入了工業(yè)化的階段，但在改進工藝和設(shè)備，縮短反映時間，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)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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