硫酸亞鐵在不同行業中的應用場景及優勢分析

硫酸亞鐵，俗稱綠礬，在多個行業都有著廣泛的應用，以下將對其在不同行業的應用場景及優勢進行詳細分析：

水處理行業

• 應用場景：在水和廢水處理中，硫酸亞鐵常作為鐵基混凝劑用于混凝 / 絮凝過程。例如河南某污水處理廠，設計處理規模為 3 萬 m³/d，采用奧貝爾氧化溝工藝及板框壓濾機處理污泥，該廠進水總磷約 3mg/L，出水要求低于 0.5mg/L，試驗前使用濃度為 10％的液體聚合硫酸鐵作為除磷藥劑，投加量 150mg/L 時，去除率為 80％，運行成本約為 0.066 元 /m³。硫酸亞鐵可通過水解產生氫氧化鐵等膠體，吸附水中的懸浮顆粒、膠體物質以及部分溶解性污染物，使水變得澄清。在一些工業廢水處理中，它還能與廢水中的重金屬離子發生反應，生成沉淀從而去除重金屬。
• 優勢：首先，成本相對較低。硫酸亞鐵作為鈦白粉制造等行業的副產品，來源廣泛，價格較為便宜，能有效降低水處理成本。其次，去除效率較高。在合適的條件下，對水中的懸浮物、磷以及部分重金屬等污染物具有較高的去除效率，有助于達到嚴格的水質排放標準。再者，硫酸亞鐵在水中水解后產生的鐵離子對微生物無毒害作用，不會對后續的生物處理工藝造成負面影響，有利于整個水處理流程的穩定運行。

農業領域

• 應用場景：一方面可作為肥料使用。例如在 2021 年 Kharif 季節于 Jabalpur（M.P.）的 Agricultural Engineering Research Farm 進行的水稻田間試驗中，設置了不同的處理組，研究硫酸亞鐵銨（一種含硫酸亞鐵成分的肥料）對水稻生產的影響。處理組包括推薦施肥量（N:P:K 為 120:60:40）基礎上分別添加不同用量的硫酸亞鐵銨進行土壤施用，以及在不同時間噴施不同濃度的硫酸亞鐵銨溶液等。結果表明，在推薦施肥量基礎上，土壤施用 35kg/ha 硫酸亞鐵銨處理下，水稻的所有生長參數和產量屬性最高，籽粒產量達到 5188kg/ha，收獲指數為 38.85，相較于對照組顯著提高了水稻產量。另一方面，硫酸亞鐵還可用于調節土壤酸堿度，對于一些酸性土壤，適量施用硫酸亞鐵可以降低土壤 pH 值，改善土壤結構，提高土壤中某些微量元素的有效性，從而促進植物的生長。
• 優勢：能夠補充植物生長所需的鐵元素。鐵是植物光合作用、呼吸作用等生理過程中許多酶的組成成分，缺鐵會導致植物葉片發黃、生長受阻等癥狀，施用硫酸亞鐵可有效預防和治療植物缺鐵性黃化病。此外，硫酸亞鐵對土壤酸堿度的調節作用，有助于創造適宜植物生長的土壤環境，提高土壤肥力，促進植物對其他養分的吸收利用，進而提高農作物的產量和品質。

工業生產

• 應用場景：在高純硫酸錳生產中，硫酸亞鐵可發揮重要作用。如貴州黔東某公司在高純硫酸錳生產過程中，利用硫酸亞鐵除鉀鈉雜質。實驗得出當七水硫酸亞鐵添加量過量系數為 2，反應溫度為 95℃，時間為 4 小時，PH 值在 1.5 - 2.5 之間時，可將溶液中的鉀鈉去除至 10ppm 以下，滿足高純硫酸錳化合工序對雜質鉀鈉的含量要求。同時，硫酸亞鐵還可提高錳的回收率，將錳的回收率從 90.16% 提高至 98.765%。此外，以鈦白副產物硫酸亞鐵為主要原料可制備氧化鐵黃。通過考察 NaOH 與 FeSO??7H?O 摩爾比、初始 Fe²?濃度、曝氣速率和溫度對晶種形成的影響，以及晶種濃度、pH 值和 FeSO??7H?O 投加量對產品的影響，優化工藝參數后，可制得各項指標均優于 HG/T 2249 - 91 行業一級品標準的氧化鐵黃，該氧化鐵黃呈較均一的棒狀顆粒，物相組成為 FeOOH，平均粒徑 860nm，比表面積 21.98m²/g。
• 優勢：在高純硫酸錳生產中，硫酸亞鐵除鉀鈉效果良好且能提高錳回收率，有助于提高產品質量和生產效率，降低生產成本。在制備氧化鐵黃方面，以鈦白副產物硫酸亞鐵為原料，實現了廢棄物的資源化利用，不僅降低了原料成本，還減少了環境污染，符合可持續發展的理念。而且通過優化工藝參數，可制備出高質量的氧化鐵黃產品，滿足市場對顏料等相關產品的需求。

醫學領域

• 應用場景：在腹部核磁掃描時，胃及周圍器官邊界不清，不利于疾病的診斷。自 1992 年以來，有科室利用空腹口服硫酸亞鐵水溶液，使胃及十二指腸既充盈又增加信號強度，并以此做為解剖標志，提高了胃及周圍器官信號對比度，從而有利于疾病的影像診斷。
• 優勢：硫酸亞鐵水溶液作為一種對比劑，具有操作簡便、成本較低的特點。相較于一些其他復雜或昂貴的對比劑，硫酸亞鐵更容易獲取和使用，能夠在一定程度上提高疾病診斷的準確性，為醫生提供更清晰的影像信息，有助于制定更合理的治療方案。

材料科學領域

• 應用場景：用于制備含硫酸亞鐵的導電碳納米纖維，以應用于骨組織工程。將不同濃度（5%、10% 和 15% wt）的 FeSO??7H?O 鹽與聚丙烯腈（PAN）聚合物混合作為前驅體，通過靜電紡絲和熱處理轉化為 Fe?O?/CNFs 納米復合材料。經過 SEM、EDX、XRD、FTIR 和拉曼光譜等方法表征，結果顯示鐵鹽的摻入對納米纖維的形態無不利影響，EDX 分析證實鐵離子均勻分散在碳納米纖維氈中，FTIR 光譜顯示鐵鹽與 PAN 聚合物相互作用，拉曼光譜表明 FeSO??7H?O 的摻入降低了 ID/IG 比，表明合成的納米復合材料中碳的有序度更高。雖然硫酸亞鐵的摻入降低了電導率，但該導電性仍適用于電刺激。體外研究表明，制備的納米復合材料具有細胞相容性，由 15% PAN FeSO??7H?O 制備的 CNFs/Fe?O?僅誘導小于 10% 的可忽略毒性，這些結果表明該納米復合材料可作為骨組織工程支架。
• 優勢：含硫酸亞鐵的碳納米纖維復合材料具備良好的生物相容性和一定的導電性，能夠為骨組織細胞的生長和增殖提供適宜的微環境。其導電性可用于電刺激，促進骨組織的修復和再生，有望成為一種新型的骨組織工程支架材料，為骨損傷修復等醫學領域帶來新的解決方案。