硫酸亚铁( ferrous sulfate,FS),分子式FeSO4·7H2O,俗称绿矾,为蓝绿色单斜系结晶或颗粒,无臭无味,熔点64℃,加热易失去结晶水。易吸潮,在水中的溶解度随度升高而(0C,28.8g/100gH2O;100℃,57.8g/100gH2O),有腐蚀性,在空气放置易被氧化成黄色或黄褐色的碱式硫酸铁Fe(OH)SO4,其水溶液呈弱酸性,亚铁离子较强的还原性,易与其他阳离子形成复盐。
1、硫酸亚铁的制备方法：
(1)铁屑硫酸法
由稀硫酸和铁反应生成硫酸亚铁和氢气,并放出热量。反应式如下:
Fe+H2SO4→FeSO4+H2↑(3-18）
首先将铁屑溶于硫酸中,加热至不再溶解为止(保持金属铁过量),过滤,滤液用硫酸酸化,冷却后通入硫化氢饱和,放置2~3d,在水浴上加热后过滤,滤液倾入蒸馏烧瓶中,在通人不含氧的二氧化碳的状况下蒸发至一半,然后在二氧化碳气中令其结晶，次日吸滤出结晶,先用水洗,再用乙醇洗,尽快地在30℃下进行干燥,即得硫酸亚铁。
(2)钛白副产法
由钛铁矿制取钛白粉生产中以副产品得到。钛铁矿与硫酸反应时制得Ti(SO4)2和TOSO4,同时产生FeSO4和Fe2(SO4)3,反应如下:
5H2SO+2FeT→→2FeSO4+TOSO4+Ti(SO4)2+5HI2O
酸解生成的 TIOSO4和FeSO4等混合物,经浸取和沉降除去20%左右的不溶性残杂。溶液在除去杂质后加入废铁皮进行还原处理,使溶液中的Fe3+以Fe2+形式存在,Ts0以Ti2(SO4)3形式存在。反应如下
Fe2(SO4)3+Fe→3FeSO
2TIOSO, +Fe+2H2 SO- Ti2(SO4)3+Feso4 +2H2 O
经净化还原的钛液,经过真空浓缩冷却,使硫酸亚铁结晶出来,用离心机甩干后取出不同生产厂家,因工艺和设备不同,所用钛精矿的原料不同,副产硫酸亚铁的杂质含量也不同。
(3)酸洗废液冷却结晶分离法
酸洗时采用20%~25%的稀硫酸。酸洗后的废液中含有15%~20%的硫酸亚铁。利冷却结晶法将硫酸亚铁分离出来,而含硫酸的母液可返回酸洗槽继续使用,冷却温为-10~-5℃。
(4)硫铁矿还原法
中国专利03103056.4中介绍了一种硫酸亚铁的制备方法。其主要步骤为:将烘干的硫铁矿烧渣(以质量百分比计,FeO为0.5%,Fe3O4为15.96%,Fe2O3为74.10%)与硫酸(浓度为50%,用量为理论用量的1.1倍)在130℃条件下反应,搅拌,使得烧渣均匀分布于反应液中,反应4h后得到含硫酸铁的溶液,然后在含铁浓度为0.5~4mol/L的硫酸铁的酸性溶液中加入硫铁矿或硫精矿(液固比为100mL:8g),搅拌,反应温度为100℃,得到硫酸亚铁溶液,再经一10~20℃冷却结晶、过滤、甩干，于40-80°烘干得到七水硫酸亚铁(FeSO4·7H2O),即绿矾。此法工艺简单、反应温度低、反应速度快,降低了硫酸亚铁生产成本。
2、硫酸亚铁的应用特点：
硫酸亚铁用于原水、地下水和工业给水的净化处理,使用时需先将其调配成5%~12的溶液后计量投加,最佳混凝pH值范围为6~8;硫酸亚铁适用于碱度高、浊度的废处理,受水质影响,适宜pH值为8.1~9.6,最好与碱性药剂或有机高分子絮凝剂联合使用。
由于Fe2+会使处理后的水带色,特别是当Fe2+与水中有色胶体作用后,将生成颜色更深的溶解物,故采用硫酸亚铁做絮凝剂时,需采用氯化、曝气等方法,目前有两种原水处理的情形可以使用FeSO4作混凝剂:一是加氯氧化,不仅可以提高通氯杀菌效率,而且可以在较宽的pH值范围内氧化Fe2+,使硫酸亚铁有效地对胶体颗粒起絮凝作用;二是石灰法软化原水并采用通氯杀菌的工艺时,投加FeSO4作絮凝剂效果明显改善。
Fe2+氧化成Fe3+后,其混凝作用机理也就与铝盐和氯化铁基本相同,差别仅仅在于铁盐或亚铁盐(氯化铁除外)适用的pH值范围(4.0~11.0)较硫酸铝的(5.5~6.5)为宽。
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