多功能净水剂——高铁酸盐

多功能净水剂——高铁酸盐

冯李涛101412121

摘要：水是生命之源，是万物之本，是人类赖以生存的基本条件之一。但随着社会经济的发展和人类活动的加剧，越来越多的水资源受到污染。水体环境的不断恶化，使水处理技术应运而生。而水处理剂是实施水处理技术的重要材料。高铁酸盐是一种绿色环保多功能型水处理剂，它通过强烈的氧化作用起到杀菌的效果。此外，高铁酸盐还能起到絮凝、吸附、共沉、消毒、除藻等协同作用。且不会产生二次污染。在有机物的选择性氧化，污水水质处理，杀菌消毒和环保型电池材料等方面更是有独特作用。

一．高铁酸盐的简介

高铁酸盐是六价化合物，其化学式MFeO4(M:碱金属或碱土金属)。常见化合物为高铁酸钠和高铁酸钾。高铁酸钠分子式为Na2FeO4,高铁酸钾分子式为K2FeO4。高铁酸盐在常温下不稳定。高铁酸盐是一类较理想的无毒，高效和高选择性的氧化剂，可用于废水和生活污水的处理及有机合成反应中。高铁酸盐是绿色环保净水剂，具有极强的氧化性和优良的絮凝功能。在水处理中可同时发挥氧化,絮凝,吸附，共沉，杀菌，消毒等协同作用，且不会产生二次污染。在有机物的选择性氧化，污水水质处理，杀菌消毒和环保型电池材料等方面有独特作用。高铁酸盐（钠、钾）是六价铁盐，具有很强的氧化性，溶于水中能释放大量的原子氧，从而非常有效地杀灭水中的病菌和病毒。与此同时，自身被还原成新生态的Fe（OH）3，这是一种品质优良的无机絮凝剂，能高效地除去水中的微细悬浮物。实验证明，由于其强烈的氧化和絮凝共同作用，高铁酸盐的消毒和除污效果，全面优于含氯消毒剂和高锰酸盐。更为重要的是它在整个对水的消毒和净化过程中，不

产生任何对人体有害的物质。高铁酸盐被科学家们公认为绿色消毒剂。

高铁酸盐除了具有优异的氧化漂白、高效絮凝、优良的杀菌作用以外，它还迅速有效地去除淤泥中的臭味物质。高铁酸盐除臭主要是氧化掉诸如硫化氢(H2S)、甲硫醇(CH3SH)、甲基硫(CH3)3S)、氨气(NH3)等恶臭物质，将其转化为安全无味的物质。由于高铁酸盐在整个pH值范围都具有极强的氧化性，因而对于淤泥除臭处理是较为理想的方法。FeO4(2-)高铁酸钠(Na2FeO4)是一种能氧化、杀菌、脱色、除臭的新型高效水处理剂，其中铁元素的化合价是+6。高铁酸盐除了具有优异的氧化漂白、优良的杀菌作用以外，它还迅速有效地去除淤泥中的臭味物质。高铁酸盐除臭主要是氧化掉诸如硫化氢(H2S)、甲硫醇(CH3SH)、甲基硫[(CH3)3S]、氨气(NH3)等恶臭物质，将其转化为安全无味的物质。由于高铁酸盐在整个PH值范围都具有极强的氧化性，因而对于淤泥除臭处理是较为理想的方法。高铁酸钠Na2FeO4,是一种新型净水剂,由于过多使用氢氧化铝会导致老年痴呆,故用它杀菌作用：(FeO4)2- + 8H+ + 3e→ Fe3+ + 4H2O 把细菌氧化起到杀菌作用还原产物Fe3+可以水解生成Fe(OH)3胶体，吸附杂质净水：Fe3+ +3H2O → Fe(OH)3+3H+。

二．制备方法

德国化学家和物理学家 Gcorg Stahl 在 1702 年就发现了高铁酸钾，Fremy 在1841年推测了高价铁化合物的存在，而真正实现实验室合成高铁酸钾的研究始于1987年。目前，有关高铁酸钾的制备方法，国内外主要采用：电解法、次氯酸盐氧化法和高温氧化法。3.1 电解法制备

以铁为工作电极，通过电解NaOH溶液(12．0mol·L^-1)制备高铁酸钠，在体系温度为20-50℃，电流密度为500-2000A·m^-2条件下，探讨了超声作用对高铁酸钠反应速率的影响．实验结果表明，超声能够提高高铁酸钠的生成速率；超声作用的效应随着操作电流密度的增加而增强，在实验条件下，40℃时超声作用对高铁酸钠生成的影响最大．

3.2 次氯酸盐氧化法制备

采用次氯酸盐氧化法,在10.00 mL质量分数为8%的次氯酸钠溶液中加入5.5 g氢氧化钠和0.70 g硫酸铁,可制备摩尔浓度（物质的量浓度）为0.01 mol/L的高铁酸钠。结果表明,以硫酸铁为水处理剂,不能有效去除废水中的锰离子;废水经2 mg/L高铁酸钠处理后,剩余锰离子质量浓度降至0.097 mg/L,去除率为90%,达到了国家饮用水水质标准(GB 5749—85)。

化学方程式：3 NaClO+Fe2(SO4)3+10NaOH === 2Na2FeO4+3NaCl+5H2O

+3Na2SO4

采用次氯酸盐氧化法, 在 50 mL烧杯中加入10. 00mL次氯酸钠，搅拌并加入氢氧化钠, 然后加入硫酸铁, 置于 45 ℃

的恒温水浴中反应20m in, 即得摩尔浓度为 0.

01mol/L的高铁酸钠。

采用次氯酸盐氧化法, 室温下移取 40 ml 次氯酸钠置于烧杯中，

将 10 g 氢氧化钠融入次氯酸钠中，待溶液冷却。

将烧杯置于恒温磁力搅拌器，少量多次加入硫酸铁，

定时搅拌，在 4 000 r/min 速度下，将制备的高铁

酸盐溶液离心两次，时间均为 4 min，取上层清液,

即得到高铁酸钠溶液。

制备高铁酸钠溶液的最佳实验条件：10 g 氢氧化钠，2.80 g 硫酸

铁，反应温度 33℃～36℃，反应时间 60min。所制

备的高铁酸钠摩尔浓度为 0.03 mol/L

NaOH+Fe(NO3)3+NaClO === Na2FeO4 + NaCl + NaNO3（见资料）

离子方程式：3ClO-+2Fe3++10 OH- === 2FeO4-+3Cl-+5 H2O

3.3 高温氧化法

高温氧化法又被称为干法，它是指通过加热金属过氧化物的混合物和低价态铁化合物而得到高价态铁化合物的方法。以 Fe2O3/K2O2 和 Fe/Na2O2和的体系的反应为例：

2Fe2O3 + 6K2O2 = 2K2FeO4 + 5K2O

Fe + 3Na2O2 = Na2FeO4 + 2Na2O