在常温下沼气通过脱硫床层,沼气中的硫化氢与活性氧化铁接触,生成三硫化二铁,然后含有硫化物的脱硫剂与空气中的氧接触,当有水存在时,铁的硫化物又转化为氧化铁和单体硫。这种脱硫再过程可循环进行多次,直至氧化铁脱硫剂表面的大部分空隙被硫或其他杂质覆盖而失去活性为止。 脱硫反应为: Fe2O3·H2O+3H2S→Fe2S3·H2O+3H2O ΔH=-63kJ/mol 再生反应为: 2Fe2S3·H2O+3O2→2Fe2O3·H2O+6S ΔH=-126kJ/mol 再生后的氧化铁可继续脱除沼气中的H2S。上述两式均为放热反应,但是再生反应比脱硫反应要缓慢。为了使硫化铁充分再生为氧化铁,工程上往往将上述两个过程分开进行。
硫化铁可由冷冻的Fe3+溶液加入凉的Na2S溶液或(NH4)2S溶液制得: 2Fe3++3S2-→Fe2S3↓ 注意,滴加顺序不可颠倒!因为酸性环境中硫化铁会被铁离子氧化: Fe2S3+4Fe3+→6Fe2++3S (酸性条件电极电势:S—0.379→Fe2S3,Fe3+—0.77→Fe2+) (碱性条件电极电势:S—-0.476→S2-,Fe(OH)3—-0.56→Fe(OH)2,Fe2S3—-0.715→FeS)
三硫化二铁简称硫化铁,并不能用三价铁与硫化氢反应制取,因为会发生氧化还原反应。但是干态的三价非离子铁并不能氧化-2价硫元素,而且在强碱性溶液中,Fe3+可以与S2-反应生成三硫化二铁沉淀。 因为Ksp(Fe2S3)=1×10-88,Ksp(Fe(OH)3)=1×10-38 所以在强碱性溶液中Fe3+与S2-相遇会生成Fe2S3,而不是氢氧化铁沉淀。 所以硫化铁其实是存在的,并且相对也较稳定。