聚合硫酸铝铁[alafeb(oh)m(so4)n•xh2o,简称pfas]是一种新型高效水处理剂,以硫铁矿烧渣(主要成分为fe3o4、feo、sio2等)和粉煤灰(主要成分为al2o3、fe2o3、feo等)为主要原料制备pfas的工艺流程如下:
粉煤灰(主要成分为al2o3、fe2o3、feo等),加入naoh溶液使al2o3溶解,其方程式为al2o3+2naoh=2naalo2+h2o,氧化铁、氧化亚铁和氢氧化钠不反应,通入过量co2,发生的反应为co2+naalo2+2h2o=al(oh)3↓+nahco3,再加入h2so4时,其反应原理为2al(oh)3+3h2so4=al2(so4)3+6h2o,结晶得到al2(so4)3晶体.硫铁矿烧渣(主要成分为fe3o4、feo、sio2等),向硫铁矿烧渣中加入h2so4,其方程式为feo+h2so4=feso4+h2o,fe3o4+8h+=2fe3++fe2++4h2o,二氧化硅与硫酸不反应,加入过氧化氢氧化亚铁盐为铁盐,结晶ⅰ结晶ⅱ制备pfas.
(1)氧化铝为两性氧化物,“碱溶”时al2o3发生反应的滤渣化学方程式为:al2o3+2oh-=2alo2-+h2o,氧化铁、氧化亚铁和氢氧化钠不反应,滤渣ⅰ的主要成分为fe2o3、feo,为充分利用fe元素,将滤渣i与硫铁矿烧渣一起用硫酸溶解加以利用,
故答案为:al2o3+2oh-=2alo2-+h2o;fe2o3、feo;与硫铁矿烧渣一起用硫酸溶解加以利用;
(2)通入二氧化碳后得到氢氧化铝沉淀,滤液中主要含有nahco3;氢氧化铝用硫酸溶解得到酸溶ⅰ的溶质为al2(so4)3,
故答案为:nahco3;al2(so4)3;
(3)h2o2将fe2+为fe3+,“氧化”时应控制温度不超过57℃,其原因是温度过高,h2o2会分解,
故答案为:温度过高,h2o2会分解;
(4)聚合硫酸铝铁溶于电离出fe3+、al3+,fe3+、al3+水解生成氢氧化铝胶体和氢氧化铁胶体,具有吸附性,吸附悬浮物质而净水;
因为fe3+、al3+水解均呈酸性,所以产品pfas中硫酸残留过多,会抑制al3+、fe3+水解,降低絮凝效果,并且酸度过大影响水质,
故答案为:聚合硫酸铝铁溶于电离出fe3+、al3+,fe3+、al3+水解生成氢氧化铝胶体和氢氧化铁胶体,具有吸附性;会抑制al3+、fe3+水解,降低絮凝效果,并且酸度过大影响水质;
(5)根据电荷守恒,可知3a+3b=m+2n,
n(oh-)=2n(h2so4)=0.15l×0.100 mol•l-1×2=0.03mol,
n(so42-)=n(baso4)-n(h2so4)= 10.485g
233g/mol
-0.15l×0.100 mol•l-1=0.03mol,
已知:i2+2na2s2o3=2nai+na2s4o6,2fe3++2i-=2fe2++i2,则2fe3+~i2~2na2s2o3,
n(fe3+)=n(na2s2o3)=0.02l×0.500 mol•l-1=0.01mol,
在alafeb(oh)m(so4)n中离子所带电荷守恒,
则n(al3+)= 1
3×(0.03mol+0.03mol×2-0.01mol×3)=0.02mol
8.810g样品中水的质量:m(h2o)=8.810g-0.02mol×27g•mol-1-0.01mol×56 g•mol-1-0.03mol×17
g•mol-1-0.03mol×96 g•mol-1=4.32 g,
则n(h2o)= 4.32g
18g/mol
=0.24mol,
所以n(al3+):n(fe3+):n(oh-):n(so42-):n(h2o)=2:1:3:3:24
则硫酸铝铁的化学式为:al2fe(oh)3(so4)3•24h2o;