高铁酸钾的合成及其应用_刘深

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24

和

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O

3

。

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韦晓燕 刘 深: 高铁酸钾的性能与应用

·43 ·

4 结论 高铁酸钾具有消毒杀菌、脱味除臭、去除污
染物的功能, 对水源的杀菌率达 99. 5% , 酚类化 合物去 除率为 80% , CN - 的去除率 大于 99% , S2- 的去除率为 98% ; 对水源的去浊率为 89% ～ 98% 。我国的水资源短缺, 水污染严重。高铁酸 钾 的制 备、应 用将 具 有 良好 经 济效 益 和 社会 效益。 参考文献:

碱式氯化铝 200

硫酸铝

200

5

5 97. 5

5

12 94

态氧, 析出 Fe( O H) 3, 生成 O H- 。文献[ 6] 报导, 在产品中加入少量五水偏硅酸钠、氯化铜、碘化 钾, 可提高产品的稳定性。本文经筛选后选用了

由表 3 可见高铁酸钾具有良好的混凝效果。 4. 3 氧化除污效果
水体为含 CN - 的电镀废水。处理前 CN - 浓

将废铁屑置于一定浓度的硫酸溶液中, 反应

飞[ 3] 、张军[ 4] 、田宝珍[ 5] 等也做了一些工作。这些 后析出 F eSO 4 晶体, 加入一定量的催化剂, 在碱

研究工作虽取得了一定的进展, 但高昂的成本及 性条件下, 用空压机通入空气进行氧化反应。当

产品的稳定性问题仍未从根本上得到解决。

F e2+ 全部转化为 Fe( O H) 3 时反应终止。

摘 要: 以含铁废料为原料, 采用次氯酸盐氧化法合 成了高铁酸钾, 并在产品中添加一种稳定剂 W , 有效地 提高了产品的稳定性。通过应用实验表明: 高铁酸钾具有良好的混凝、除污、杀菌及脱味除臭功 能, 是一种高效的多功能绿色水处理剂。

关键词: 高铁酸钾; 水处理剂; 杀菌剂。 中图分类号: T Q 455. 4 Abstract : U sing the w aste mat er ial co nt aining iro n , po tassium fer rat e ( Ⅵ) is synthesized with the

高铁酸钾是 70 年代以来开发的一种新型 水处理剂, 其化学式为 K 2F eO 4。早在 1702 年, 德 国化学和物理学家 G eorg st ahl 首次发现[ 1] , 实 验室合成始于 1897 年。高铁酸钾作为一种多功 能的水处理剂, 具有良好的氧化除污功效, 优异 的混凝作用, 优良的杀菌作用及高效脱味除臭功 能。高铁酸钾不仅可替代氯源杀菌剂用于饮用水

3 结果与讨论

高铁酸钾作为一种强氧化剂, 加入水体后可

3. 1 采用本工艺方法制备的高铁酸钾纯度为 破坏细菌的某些结构( 如细胞壁, 细胞膜) 及细胞

60% ～ 70% , 较 其 他工 艺 方 法 所 得 产 品 纯 度 结构中的一些物质( 如酶等) , 抑制和阻碍了蛋白 80% ～95% 低, 主要是由于起始原料废铁屑中存 质及核酸的合成, 使菌体的生长和繁殖受阻, 起

1 高 铁酸 钾的 制备 本文以工业废料铁屑为原料用次氯酸盐氧
化法合成了高铁酸钾, 达到了以废治废的目的。 在产品中添加了一种稳定剂 W, 有效地提高了 产品的稳定性。 2 实 验部 分 2. 1 药品及仪器

处理上, 且广泛用于水污染的治理, 其开发应用

铁 屑( 工业废料) ; 硫酸( 分析纯) , 衢化集团

concret e, defecation, ster lizat ion and disodor ization functions, and it is a high efficent mult i-functio nal

g reen w ater t reatm ent a gent. Key words: po tassium fer rate ( Ⅵ) ; w ater t reatm ent a gent; ster lizatio n agent. CLC: T Q 455. 4 文献标识码: A . 文章编号: 1671- 3079( 2002) 03- 0039- ( 02)
本工艺方法以废铁屑为起始原料大大降低了产品成本6079不同原材料所得产品的单价高铁酸钾作为一种强氧化剂加入水体后可破坏细菌的某些结构如细胞壁细胞膜及细胞结构中的一些物质抑制和阻碍了蛋白质及核酸的合成使菌体的生长和繁殖受阻混凝效果水体为自配污水浊度为200几种水处理剂的混凝效果原料原料价格硝酸铁氯化铁废铁屑35004000400560070002000处理前浊度投药量处理后碱式氯化铝硫酸铝200200200129597

[ 7 ] A l an. I. Pr oces s f or t he M anuf actu re of U rea f ormaldehyde/ polyuret hane Polymers [ P] . U S 4435526, M arch 6, 1984.
[ 8] 张 军, 时清亮等. 高铁 酸钾的合成及其在水处理中的 应用[ J ]. 化工环保, 2000, 20( 1) : 44～45.
[ 11 ] 陈希天, 肖 遥 等. 高 铁酸钾水处理 剂的制备 条件优 越及性能测试[ J] . 江汉石油学院学报, 1994, 16( 4) : 78～82.

· 40 · 嘉兴学院学报 第 14 卷第 3 期

在碱性条件下, 将 F e( OH) 3 逐渐加到次氯 水质标准。在生活污水中, 当投药量达到10mg / l

酸钠中, 加入 NaOH 溶液至饱和状态, 取样分析 以上时, 杀菌率增长已不显著。由于生活污水中 [ F e3+ ] < 0. 5mg / ml 时, 即达氧化 反应的终点。 的细菌总数较多, 处理后水中仍有大量的细菌。

为目的, 导致过高的产品成本, 未形成生产规模。 械集团有限公司生产; 光电浊度仪, WGZ - 100

高铁酸钾的液体产品极不稳定, 易分解失效, 不 型, 上海第三光学仪器厂生产。

易保存使用。国外, Williams, Riley[ 2] 等人就高 2. 2 制备方法

铁酸 钾的合成发表了相关的文章。国内, 冀亚
[ 1] 加藤健司. 高铁酸 钾的杀菌研究( Ⅰ) [ J ]. 水处 理技术 ( 日) , 1983, 24( 12) : 929～934.
[ 2] 加藤健司. 高铁 酸钾的 消毒研 究( Ⅱ) [ J ] 水处理 技术 ( 日) 1984, 25( 1) : 9～15.
[ 3] 蒋兴锦. 饮水的净化和消毒 [ M ] . 北京: 中国环 境科学 出版社, 1989, 195～196.
[ 4 ] Deluca S . J, Idl e C. N , Ch ao A C . Q ualit y Improvem ent of Bios olids by Ferrate( Ⅵ) O xidat ion of of fensive O dour Compounds [ J] . W at . S ci. T ech. 1996, 33( 3) : 119～130.

在充分搅拌 1 小时后可得含盐高铁酸钠。在氧化 如水体经过预处理后, 再用高铁酸钾杀菌则效果

液中加过量的 NaOH , 升温至 70～80℃, 搅拌下 加入 2～3 滴浓 NaOH , 以不再析出细小沉淀( 钠 盐) 为止。离心脱盐后即得高铁酸钠。
在温度为 80～85℃时, 快速搅拌, 并往高铁 酸钠中加入饱和 KOH 溶液, 析出目的产物。取 样, 以加 KOH 溶液后不再产生高铁酸钾晶体为 转化终点。粗品先用 KOH 溶液洗涤数次, 再用 苯和乙醇液洗涤, 干燥而得高铁酸钾。 2. 3 产品纯度分析
[ 9 ] D el uca S J , Chao A C, Sm al lw ood C. A mes Test of Ferrat e Treat ed W ater [ J ] . Journal of Environm ent al En gineering, 1983, 109( 5) : 1159～1167.

氯化铁

4 00 0

70 00

废铁屑

40 0

20 00

碱 式 氯化 铝 及硫 酸 铝 分别 处 理, 处 理效 果 见

表 3。

表 3 几种水处理剂的混凝效果

水处理剂

处理前浊度

投药量 mg / l

处理后 浊度

去浊率 %

高铁酸钾

200

5

10 95

3. 3 高铁酸钾( 干燥) 在 198℃以下是稳定的, 但其水溶液不太稳定。静置过久可水解放出分子
在碱性溶液中, 高铁酸钾氧化定量过量的亚 砷酸钠, 过量的亚砷酸钠再用碘液返滴, 用淀粉 溶液做指示剂, 可准确测定高铁酸钾的纯度。

更佳。

表 2 高铁酸钾的杀菌效果

水体

加药前细菌总 投药量 数个/ ml m g/ l

加药 30 分后 细菌总数 个/ ml

700 2

120

700 4

100

雨 水

700 6

在较多杂质。

到杀死菌体的作用。

3. 2 本工艺方法以废铁屑为起始原料, 大大降 4. 2 混凝效果

低了产品成本( 60% ～79% ) 。见表 1。

水体为自配污水, 浊度为 200, 用高铁酸钾、

表 1 不同原材料所得产品的单价

原料 原料价格( 元/ 吨) 产品成本( 元/ 吨)

硝酸铁

3 50 0

56 00

metho d o f ox idatio n o f hy po chlor it e, and a stabilizer is added int o the pr oduct , w hich efficiently impro ves the stability of the pr oduct. T he ex periment o f applicatio n indicates that potassium ferr ate ( Ⅵ) has g ood

一种添加剂 W , 可有效地提高产品的稳定性, 且 不影响产品的使用性能。 4 应用实验

度为 30mg / l, 处理后浓度为 1. 0mg / l, 去除率达

96. 67% 。可见高铁酸钾可氧化去除水中的氰化

物,

可将

CN -

氧化成

N O2 - ,

N

O

3

和

HCO

3

等

4. 1 杀菌效果 选用的实验水体为雨水和生活污水。
第1 V

4 卷第 3 期 2002 年 o l. 14 No . 3 2002.

55 月 J ou

r

嘉兴学院学报 nal o f Jiax ing Co

llege

· 3 9 ·

高铁酸钾的合成及其应用
刘 深 吴建一 蔡丽玲 陈 洁 冯德明
( 嘉兴学院化工系, 浙江嘉兴 314001)

70

700 8

50

700 10

30

470000 2

2000

生

470000 4

1500

活

470000 6

1000

污 水

470000 8

800

470000 10

600

470000 12

570

杀菌率%
82. 86 85. 71 90. 00 92. 86 95. 71 99. 57 99. 68 99. 79 99. 83 99. 87 99. 88
[ 5] V irender K S, et al . Ox idat ion of A m monia by Ferrat e ( Ⅵ) [ J] . J. Environ. S ci. Healt h , 1998, A 33( 4) : 635～650.
[ 6] 马 军, 刘 伟等. 高铁酸钾复合药 剂除污染效能研究 [ J] . 给水排水, 1998, 24( 2) : 21～24.
[ 10 ] L uca D S J , Cant el li M , Luca D M A . Ferrat e vs T raditi on al Coagulant s i n t he Treatm ent of Comb ined In dust rial W as t es [ J ] . W at Sci T ech. 1992, 26( 9～11) : 2077～2080.

无害物质。 4. 4 脱味除臭效果

由表 2 可见, 随投药量的增加, 杀菌率提高。 用高铁 酸钾处理生物污 泥, 可使其脱 味除

当投药量大于 4mg / l 时, 处理后雨水中的细菌 臭。污泥中的 H2S、N H3 等臭味物质经高铁酸钾

总数降至100 个/ m l 以下, 完全符合国家饮用水

氧化变成了

具有重要意义。

公司试剂厂Βιβλιοθήκη Baidu产; 次氯酸钠( 分析纯) , 上海试剂

高铁酸钾的制备方法主要有三种: 次氯酸盐 一厂生产; 氢氧化钠( 分析纯) , 杭州萧山化学试

氧化法、电解法和熔融法。目前高铁酸钾的合成 剂厂生产; 氢氧化钾( 分析纯) , 杭州萧山化学试

方法以化学法为主, 均以获得高纯度的固体产品 剂厂生产。空压机, Z Y- 0. 12/ 8 型, 上海熊猫机