简介
聚合硫酸铁是一种常见的无机高分子絮凝剂，通常呈红褐色粘稠状液体，具有良好的热稳定性和化学稳定性。它在水中的溶解性较好，尤其在酸性条件下溶解度较高，但在碱性条件下会形成沉淀。聚合硫酸铁具有较强的吸附能力和絮凝性能，广泛应用于水处理领域，可用于去除水中的悬浮颗粒、浑浊物、有机物和重金属离子等。此外，聚合硫酸铁还具有一定的氧化性，能够在一定程度上氧化水中的还原性物质。
聚合硫酸铁的性状
聚合硫酸铁的添加量与结晶特性影响
聚合硫酸铁的添加量对石膏结晶特性有显著影响。实验设置了不同添加量（0.125 mL、0.2 mL、0.4 mL、2 mL），结果表明，随着添加量的增加，结晶诱导时间逐渐延长，成核速率降低。当添加量为0.4 mL（体积分数0.20%）时，对晶核形成阶段的影响减弱，但对晶体生长阶段的影响增强；进一步增加至2 mL（体积分数0.99%）时，不仅抑制了硫酸钙的生成，还抑制了晶核的形成和生长。与空白对照相比，添加量小于等于0.4 mL时，粒径分布曲线波峰集中，而2 mL时波峰峰宽增大。形貌分析显示，添加量增加时，晶体表面颗粒状附着物增多，晶体呈现破碎的薄片状，表面粗糙，品质显著降低[1]。
聚合硫酸铁对石膏晶体形貌的影响
聚合硫酸铁对石膏晶体的形貌产生了显著影响。在添加量较小时（小于0.4 mL），石膏晶体多为板片状，边界清晰。然而，随着添加量的增加，晶体表面颗粒状附着物逐渐增多，晶体呈现破碎的薄片状，表面粗糙，品质显著降低。当添加量达到2 mL时，晶体表面附着大量细小颗粒物，边界参差不齐，品质极差。这些变化表明，聚合硫酸铁的添加量对石膏晶体的形貌和品质有重要影响，过量添加会导致晶体品质显著下降[1]。
聚合硫酸铁对石膏晶体粒径的影响
聚合硫酸铁的添加量对石膏晶体的粒径分布也有显著影响。实验结果显示，添加量小于等于0.4 mL时，粒径分布曲线波峰集中，主要波峰峰宽范围减小，波峰峰值升高，表明晶体粒径分布较为均匀，晶体脱水性能提高。然而，当添加量达到2 mL时，主要波峰峰宽范围增大，波峰位置向左移动且峰值减小，表明晶体粒径分布变宽，晶体脱水性能下降。具体参数分析显示，低添加量下石膏晶体的D50值增大，而高添加量下D50值降低，D90—D10值增大，进一步证实了聚合硫酸铁对石膏晶体粒径分布的影响[1]。
聚合硫酸铁对石膏晶体结构的影响
聚合硫酸铁对石膏晶体的结构产生了显著影响。XRD分析结果显示，随着聚合硫酸铁添加量的增加，二水石膏晶体的衍射峰强度逐渐降低，表明晶体品质下降。进一步分析表明，Fe³⁺吸附在晶格表面，并可能进入晶格取代Ca²⁺，导致晶面间距增大。此外，聚合硫酸铁加入后形成了Fe—O—S键，表明Fe³⁺与硫酸根离子之间存在相互作用，氧元素的结合能降低。这些变化共同导致了石膏晶体形貌的变化和品质的降低[1]。
聚合硫酸铁对石膏晶体形成的影响机理
聚合硫酸铁对石膏晶体形成的影响机理主要体现在以下几个方面：首先，聚合硫酸铁中的Fe³⁺离子与溶液中的Ca²⁺离子形成竞争关系，导致与硫酸根离子结合生成石膏晶体的Ca²⁺离子数量减少。其次，Fe³⁺离子吸附在晶格表面，形成覆盖层，阻碍了Ca²⁺与硫酸根离子的结合，抑制了石膏晶体的成核与生长。进一步分析表明，Fe³⁺不仅吸附在晶体表面，还可能进入晶格内部取代Ca²⁺，导致晶面间距增大。此外，Fe³⁺与硫酸根离子之间的相互作用形成了Fe—O—S键，氧元素的结合能降低，进一步证实了Fe³⁺在晶体表面的吸附及其与晶格元素的相互作用[1]。
参考文献
[1]李晓辉,徐宪龙,王东旭,等. 聚合硫酸铁对石膏结晶特性的影响 [J]. 洁净煤技术, 2025, 31 (S1): 698-706. DOI:10.13226/j.issn.1006-6772.24060701.