氯化亚铁(FeCl2)在污水处理中的应用与区别

实验台上的容量瓶、试管和培养皿,盛有由浅绿到深绿的溶液

“Phèn sắt 2” 是越南业内对氯化亚铁 FeCl2(氯化铁(II),CAS 7758-94-3)的俗称,是二价铁的盐;禄天化工生产的是 30% 的绿色溶液。在污水处理中,FeCl2 用于将 Cr⁶⁺ 还原为 Cr³⁺、形成絮体促进混凝、沉淀磷酸盐和硫化物,并在有 H2O2 时为芬顿反应提供 Fe²⁺。同样被称为“phèn sắt 2”的还有 FeSO4·7H2O(绿矾),那是另一种化学品。

适用范围:本文讲的是用于工业污水处理的 FeCl2。如果您想了解含铁井水的处理,那是相反的问题:井水中的 Fe²⁺ 是需要去除的污染物,而不是要加入的药剂。关于定义、安全与性质的总览,见 氯化亚铁(FeCl2)综述:性质与工业应用。

目录

“Phèn sắt 2”是什么:FeCl2 还是 FeSO4?

“Phèn sắt 2”不是正式的化学名称,而是行业里的俗称,有两种不同的化学品共用这个名字。下表帮助您在下单或计算投加量之前把它们区分开。

项目FeCl2(氯化亚铁)FeSO4·7H2O(七水硫酸亚铁,绿矾)
摩尔质量126.75 g/mol278.01 g/mol
CAS 号7758-94-37782-63-0
商品形态溶液;禄天只做 30% 溶液晶体或固体粉末
颜色浅绿至苔绿色溶液,氧化后偏黄褐浅绿色晶体
含铁量30% 溶液约含 13.2% Fe²⁺(按公式计算)理论值 20.09% Fe
伴随阴离子Cl⁻SO4²⁻
禄天的角色直接生产大宗供应

从命名角度看,FeCl2 并不是“矾”。矾是含结晶水的复硫酸盐,例如明矾 KAl(SO4)2·12H2O。FeCl2 之所以被叫作“phèn sắt 2”,只是水处理行业的习惯。判断手上是哪种化学品,最可靠的办法是看标签或安全数据表(MSDS)上的分子式和 CAS 号,而不要凭名字猜。本文讲 FeCl2;FeSO4 只在上表出现,以免两者混淆。

FeCl2 是什么物质?是盐还是酸?

FeCl2 是盐:由 Fe²⁺ 阳离子和 Cl⁻ 阴离子组成的离子化合物,由强酸 HCl 与弱碱 Fe(OH)2 生成。它完全溶于水,具有还原性,因为 Fe²⁺ 很容易失去一个电子变成 Fe³⁺。

按定义,FeCl2 不是酸,但它的盐溶液呈弱酸性。Fe²⁺ 在水中发生部分水解,释放出 H⁺(实际上是水合氢离子 H3O⁺):

[Fe(H2O)6]²⁺ ⇌ [Fe(H2O)5(OH)]⁺ + H⁺

但根据安全数据表,禄天商品 30% FeCl2 溶液的酸性很强(pH 低于 1),原因是溶液中还含有游离酸;Fe²⁺ 水解只贡献很弱的酸性。在这样的酸度和浓度下,溶液会腐蚀皮肤、眼睛和多种金属,所以必须按腐蚀性(第 8 类)化学品处理,而不能当作惰性盐。

物理性质:FeCl2·4H2O 晶体不等于 30% 溶液

很多资料给“phèn sắt 2”标注的密度 1.93 g/cm³、熔点 105 °C 和摩尔质量 198.81 g/mol,这三个数据属于四水合物晶体 FeCl2·4H2O,不是市场上销售的 30% 溶液。如果用 1.93 把升换算成千克,溶液的质量会被高估约 48%,投加量也会相应出错。

参数无水 FeCl2FeCl2·4H2O 晶体30% FeCl2 溶液(禄天)
形态、颜色白色至浅黄或浅灰色,易吸湿浅绿色晶体液体,浅绿至苔绿色,有刺激性气味
摩尔质量126.75 g/mol198.81 g/mol不适用
密度约 3.16 g/cm³1.93 g/cm³(20 °C)约 1.3 g/cm³
温度熔点约 677 °C熔点约 105 °C(失去结晶水)沸点约 106 °C
含铁量44.1% Fe(计算)28.1% Fe约 13.2% Fe²⁺(计算)
pH不适用不适用低于 1

由表可得投加计算中最常用的数字:1 升 30% 溶液重约 1.3 kg,含纯 FeCl2 约 0.4 kg。密度写作“约 1.3 g/cm³”,是因为实测值取决于每批产品的实际浓度和温度;需要精确数值时,请用比重计直接测量正在使用的批次。

运行中需要记住的化学性质

易被氧化。Fe²⁺ 接触空气中的氧会变成 Fe³⁺。标准电位 E°(Fe³⁺/Fe²⁺) = +0.771 V,远低于氧在酸性介质中的电位(+1.229 V),因此反应可以自发进行。Fe³⁺ 水解生成黄褐色的羟基化合物。干净的溶液呈浅绿色,出现黄褐色说明部分 Fe²⁺ 已变成 Fe³⁺。储罐敞口、液位低空气多、温度高或 pH 升高时,氧化速度会加快。可接受的氧化程度取决于储存条件和使用工序,因此应现场检查颜色并测定 Fe²⁺,而不是依赖某个固定界限。

还原性。Fe²⁺ 能还原 Cr⁶⁺(Cr2O7²⁻),并在芬顿反应中活化 H2O2。Fe³⁺ 没有还原性,不能还原 Cr⁶⁺,活化 H2O2 的能力也比 Fe²⁺ 弱得多,所以储罐氧化严重,就意味着工厂花钱买的那部分活性已经损失。

酸性与 Cl⁻ 离子。含 Cl⁻ 的酸性溶液会腐蚀锌、锡、铝、铜及其合金(铜腐蚀很快)。不要与次氯酸盐(漂白水)或强氧化剂混合:含 Cl⁻ 的酸性介质遇到强氧化剂,可能释放有毒的氯气。

完全溶于水。这有利于计量:溶液可直接用泵输送,不需要像固体化学品那样先溶解。

“Phèn sắt 2”在污水处理中:用在哪里才对

下表概括了 FeCl2 在工业污水处理中有依据的作用:

要做的事机理需要控制的点
还原 Cr⁶⁺(电镀、含铬污水)Fe²⁺ 将 Cr⁶⁺ 还原为 Cr³⁺,再提高 pH 沉淀 Cr(OH)3还原时为酸性 pH;3 mol Fe²⁺ 对 1 mol Cr⁶⁺
混凝、形成絮体Fe²⁺ 氧化为 Fe³⁺,水解成氢氧化铁卷扫悬浮物pH 与氧化程度;用烧杯试验确定
沉淀磷酸盐铁盐与磷酸盐形成沉淀按样品中磷酸盐含量投加
沉淀硫化物、减轻 H2S 臭味Fe²⁺ + S²⁻ → FeS水流中的硫化物含量
芬顿:脱色、降解难降解有机物Fe²⁺ + H2O2 → Fe³⁺ + ·OH + OH⁻需要 H2O2;在酸性 pH 下运行
制备 FeCl3 的原料将 Fe²⁺ 氧化为 Fe³⁺与直接处理用途分开

电镀污水中还原 Cr⁶⁺

这是反应最清晰的应用。在酸性 pH 下:

Cr2O7²⁻ + 6Fe²⁺ + 14H⁺ → 2Cr³⁺ + 6Fe³⁺ + 7H2O

每 1 mol Cr⁶⁺ 需要 3 mol Fe²⁺。换算成质量:每克 Cr⁶⁺ 需要 3.22 g Fe²⁺,相当于 7.31 g 纯 FeCl2。以 1 m³ 含 50 mg/L Cr⁶⁺(50 g Cr⁶⁺)的污水为例:至少需要约 366 g FeCl2,即约 1.22 kg 的 30% 溶液(按 1.3 g/cm³ 约 0.94 升)。

这只是理论下限。实际污水中还有其他物质消耗 Fe²⁺(溶解氧、其他还原剂和氧化剂),所以实际投加量更高,需通过烧杯试验和 ORP 监测确定。还原之后,用碱提高 pH,使 Cr(OH)3 与氢氧化铁一起沉淀,再进行沉降。分步流程见 用 FeCl2 还原电镀污水中的 Cr6+。

混凝、形成絮体与沉淀磷酸盐

要形成良好的絮体,Fe²⁺ 必须被氧化为 Fe³⁺,或将 pH 提高到足以沉淀氢氧化铁。因此效果取决于 pH、曝气时间或前置氧化步骤,而不仅仅是 FeCl2 的投加量。如果您的池子没有氧化步骤,请在决定前与 FeCl3 对比:FeCl2 与 FeCl3 作铁系混凝剂的比较 说明了两种盐的区别。所有投加量都应在真实水样上通过烧杯试验确定。

沉淀硫化物与减轻 H2S 臭味

Fe²⁺ 与硫化物结合生成难溶的 FeS,所以 FeCl2 用于含硫化物或有 H2S 臭味的水流。效果取决于需要截留的硫化物数量,因此投加前应先测定水流中的硫化物。

深色污水的芬顿处理

Fe²⁺ 与 H2O2 产生羟基自由基(·OH),能破坏许多难降解有机物和色素。反应通常在酸性 pH 下进行,3 左右是常见的起点,之后通过实验确定。对印染污水,芬顿用于脱色,放在生化处理之前还是之后,取决于水流特性。印染行业背景见 FeCl2 在印染行业的应用。

关于“phèn sắt 2”的常见误解

误解实际情况
“Phèn sắt 2 可以处理含铁井水”恰好相反:井水和地下水中需要去除的正是 Fe²⁺。商品 FeCl2 用于工业污水,不会加入生活用水
“FeCl2 和 FeSO4 是一回事”分子式、阴离子、商品形态和含铁量都不同(见上表)
“1.93 g/cm³ 是溶液的密度”这个数字属于 FeCl2·4H2O 晶体;30% 溶液约 1.3 g/cm³
“溶液变黄褐色还能照常使用”变成 Fe³⁺ 的部分不再能还原 Cr⁶⁺,活化芬顿的能力也弱得多;需要重新核对投加量或更换批次
“FeCl2 是酸”FeCl2 是盐;其溶液呈酸性并有腐蚀性

接触 FeCl2 时的安全:防护与急救

以下信息依据禄天 FeCl2 溶液的安全数据表(MSDS)。MSDS 将该溶液归类为:吞咽有害、造成皮肤灼伤和眼损伤、刺激呼吸道、损害器官,并对水生生物有长期危害;信号词为“危险”。经口 LD50 为 984 mg/kg(大鼠、兔)。全文见 FeCl2 的 MSDS。

操作防护:防化学品护目镜、手套、防护服和靴子;有蒸气或雾时,使用活性炭口罩。投加和稀释应在通风处进行。

情形按 MSDS 的初步处理
溅入眼睛用大量清水冲洗 15 分钟,然后去医疗机构
接触皮肤脱掉被污染的衣物,用大量清水冲洗
吸入移到空气新鲜处
误吞不要催吐,立即就医

以上只是初步急救。有人接触时,在急救的同时拨打急救电话,并把 MSDS 带给医护人员。含 FeCl2 的未处理污水不得直接排放,因为 MSDS 将这种化学品列入对水生生物有长期危害的类别。

储存、储罐材质与运输

  • 温度与包装:保持在室温、35 °C 以下,存放于密闭储罐或容器;远离热源和碱。
  • 适用材质:复合材料或 PVC 储罐;运输用硬质 PVC 或 PE 桶。
  • 应避免的材质:锌、锡、铝、铜及合金(包括阀门、管件和金属管道)。
  • 运输:按禄天 MSDS,UN 1760,第 8 类,包装类别 III;用 5–30 吨罐车送货。
  • 仓储:远离碱和漂白水的存放区;保持密闭,减少 Fe²⁺ 变成 Fe³⁺(见化学性质部分)。

禄天技术部:“工厂改用 FeCl2 投加之前,应先核对两点。第一,把升换算成千克时,30% 溶液用约 1.3 g/cm³,不要用晶体的 1.93。第二,储罐要保持密闭,以免 Fe²⁺ 在进入反应池之前就变成 Fe³⁺。30% 溶液约含 13.2% Fe²⁺。对 Cr⁶⁺ 来说,仅理论值就需要每克 Cr⁶⁺ 对应 3.22 g Fe²⁺,实际投加量总是更高,所以要用烧杯试验确定。”

向禄天购买 30% FeCl2

禄天是 30% FeCl2 溶液的直接生产商,用 5–30 吨罐车送货。产品附有 MSDS 和 TÜV Rheinland 出具的 ZDHC MRSL V3.1 检测报告(编号 248162921-02a,结果合格)。产品信息见 30% FeCl2(氯化亚铁) 页面。

送货时间:胡志明市市区 4 小时;南部和湄公河三角洲工业区 24–48 小时;越南北部和中部 2–3 天。单价取决于数量、送货区域、包装规格和合同形式,因此禄天按每笔订单报价,而不公布统一价格。

要在 15 分钟内获得报价,请提供 5 项信息:所需化学品和浓度(FeCl2 30%)、每批预计数量、收货的工业区或省份、用途(还原 Cr⁶⁺、混凝、芬顿等)以及开票信息。

常见问题

“Phèn sắt 2”是什么?

它是越南业内对氯化亚铁 FeCl2(CAS 7758-94-3)的俗称,是二价铁的盐,通常以绿色溶液销售。有些地方把同一个名字用于 FeSO4·7H2O(绿矾),所以购买前请核对标签或 MSDS 上的分子式和 CAS 号。

FeCl2 是盐还是酸?

FeCl2 是盐,由强酸 HCl 和弱碱 Fe(OH)2 生成。它的盐溶液只呈弱酸性,因为 Fe²⁺ 水解释放 H⁺。根据 MSDS,禄天商品 30% 溶液的 pH 低于 1,因为还含有游离酸,因此有腐蚀性,需要穿戴防护用品。

30% FeCl2 溶液的密度是多少?

约 1.3 g/cm³。网上常见的 1.93 g/cm³ 和 105 °C 属于四水合物晶体 FeCl2·4H2O。用晶体的数字把升换算成千克,对溶液来说会偏差近一半。

“Phèn sắt 2”能用于含铁井水吗?

不能。含铁井水本身就有 Fe²⁺,目标是把它去除,所以不再加入铁盐。商品 FeCl2 用于电镀、印染等工业污水,投加量通过烧杯试验确定。

还原 Cr6+ 需要多少 FeCl2?

理论上每克 Cr⁶⁺ 需要 7.31 g 纯 FeCl2(3 mol Fe²⁺ : 1 mol Cr⁶⁺),约相当于 24 g 30% 溶液。这个数字只是下限;实际投加量更高,需要在真实污水上做烧杯试验。

FeCl2 溶液变成黄褐色有影响吗?

黄褐色说明部分 Fe²⁺ 已被氧化成 Fe³⁺。这一部分不再能还原 Cr⁶⁺,活化芬顿的能力也弱得多。请保持储罐密闭、温度低于 35 °C,颜色变化后重新核对投加量。

如何订购 30% FeCl2?

请访问联系页面或致电 0979 891 929,告知数量、收货的工业区或省份以及用途。禄天在 15 分钟内报价,并随报价附上 MSDS。

申请 30% FeCl2 报价

需要 30% FeCl2 用于还原 Cr⁶⁺、混凝或芬顿?请通过 /zh/lien-he 提交需求,或发邮件至 [email protected];15 分钟内报价。想进一步了解混凝投加量和应用,请阅读 污水处理中的 FeCl2:投加指南。