多功能水处理剂高铁酸钾的制备与应用 KSYHPD

工业水处理多功能水处理剂高铁酸钾的制备与应用姜洪泉，金世洲，王鹏（哈尔滨工业大学环境科学与工程系，黑龙江哈尔滨150001）国内外有关高铁酸钾的制备方法、性质及应用领域的研究进展，讨论了高铁酸钾在制备与纯化工艺以及在实现大规模工业化生产方面所面临的若干技术问题。指出，随着人们对高铁酸钾独特的水处理功能认识的不断深化及其应用领域的逐步拓宽，研究其高效、低耗、减污的清洁生产工艺具有十分广阔的开发前景。文中引用了近年相关26篇。

高铁酸钾（K2FeO4）是70年代以来开发的新型水处理剂。它作为水处理剂具有如下特点：（1）良好的氧化除污功效〔1〕。其氧化能力明显强于KMnO4，在整个pH值范围内都具有很强的氧化性，可以有效去除难降解有机污染物及氰化物等无机污染物，且试剂价格远低于KMnO4W；（2）优异的混凝与助凝作用W.高铁酸盐的还原产物新生态Fe（D是一种优良的无机絮凝剂，具有良好的絮凝和助凝效果；（3）优良的杀菌作用〔4.它比次氯酸盐的氧化杀菌能力强，FeO42的还原产物Fe3+具有补血功能，消毒过程不会产生二次污染和其他副作用。高铁酸钾是一种理想的氯源杀菌剂的替代品；（4）高效脱味除臭功能〔5〕。能迅速有效地除去生物污泥中产生的硫化氢、甲硫醇、氨等恶臭物质，高铁酸钾集通常用于污泥脱臭的多种化学物质性质于一身。它能氧化分解恶臭物质；氧化还原过程产生的不同价态的铁离子可与硫化物生成沉淀而去除；氧化分解释放的氧气促进曝气；将氨氧化成硝酸盐，硝酸盐能取代硫酸盐作为电子接受体，避免恶臭物生成等。因而，高铁酸钾是一种集氧化、吸附、絮凝、助凝、杀菌、除臭为一体的新型高效多功能绿色水处理剂。

我国是水资源短缺和污染比较严重的国家之一。目前城市缺水严重，已造成严重的经济损失和社会环境问题〔6，治理污水和开发新水源，节约用水具有同等重要的意义。水处理剂是工业给水、生活饮用水和工业废水处理过程中所必须使用的化学药剂，新型高效多功能绿色水处理剂的开发和应用具有重要的社会意义、经济意义和环境意义。

高铁酸钾早在1702年被德国化学和物理学家GeorgStahl首次发现〔7，它在实验室合成始于1897年。自发现以来一直有人从事实验室制备及工业化生产研究，但至今仍未形成大家认可的成熟工艺，这主要是因为高铁酸钾的制备方法比较复杂，操作条件严苛、产品回收率偏低、稳定性差，终未实现大规工业水处理200121（2）多功能水处理剂高铁酸钾的制备与应用模工业化生产这也严重限制了它在水处理工程中的推广应用。

我们在大量调研的基础上，综述了国内外有关高铁酸钾的制备方法、性质及应用领域的研究进展，期望对高铁酸钾的进一步工业化生产开发和应用研究起到作用。

1高铁酸钾的制备方法1.1次氯酸盐氧化法次氯酸盐氧化法又称为湿法。该法是以次氯酸盐和铁盐为原料，在碱性溶液中反应，生成高铁酸钠，然后加入氢氧化钾，将其转化成高铁酸钾。由于高铁酸钠在氢氧化钠浓溶液中的溶解度较高，故可从中分离出高铁酸钾晶体。反应原理如下：出，采用该法制得的产品纯度可达到96.9%，但产率很低，不超过10%述方法从制备与纯化两个过程进行了改进，以硝酸铁为铁源原料，对粗产品依次用苯、乙醇、乙醚洗涤处理，产品纯度保持在92%~96%，产率提高到44%~76%.相对来说，次氯酸盐法生产成本较低，设备投资少，可制得较高纯度的高铁酸钾晶体，但存在设备腐蚀严重，对环境污染较大等问题。

目前，国内外关于高铁酸钾制备的报道大多以Thomposn等提出的制备方法为基础，针对某些环节的具体问题提出了一些改进措施。如王善杨等〔H〕在制备过程中加入少量Na2Si3°9H2、CuCl2°2H2等稳定剂，以防止制备液中高铁酸钠分解。张军等〔12〕针对制备过程中粗产品与母液难于分离这一实际问题，通过采用强制高速离心初分再用砂芯漏斗抽滤的办法较好地解决了这个问题，提高了时效和产率，产率达60%~76%.此外，中国科学院田宝珍等〔9〕探索了利用湿法制备高铁酸钾晶体后的残留母液制取次氯酸盐混合溶液，并采用该混合溶液氧化Fe（D―>Fe（VD的方法，这种方法可制得纯度达90%以上的高铁酸钾晶体。他们还采用钾钠混合碱法制得了更高浓度的次氯酸盐溶液，使铁盐溶液氧化反应快速完成，所得溶液比较稳定，过滤操作方便快捷，同时大大提高了Fe（D液，降低了生产成本。

们将氯气反渗透设备通入氢氧化钾溶液中制得饱和次氯酸钾溶液，用它氧化Fe（D为Fe（VI），这样就绕过了中间产物高铁酸钠而直接制得高铁酸钾。同时也简化了纯化步骤，提高了时效和产率，产率在75 %以上，但纯度有所降低（80%~90%之间）。Lionel等在此基础上做了进一步改进，他们没有改变上述反应体系，而是在制备与纯化工艺上进行了优化，使之与前述其他制法相比更快速高效，明显缩短了沉降、过滤和洗涤所需时间，同时也减少了纯化工艺中有机溶剂的用量，产率达67%~80%，纯度高达97%~99%.另有报道〔14〕，采用次氯酸盐法可成功地从电镀废水中制得高铁酸钾及其他絮凝物质。利用这种方法处理含铁电镀废水，既可有效利用铁资源又能消除其对环境的污染，开辟了废料综合利用，以废治废的新途径。

1.2电解法电解法制备高铁酸钾是通过电解以铁为阳极的碱性氢氧化物溶液来实现的。在水溶液中，它的四个氧原子等价，且慢慢地与水分子中的氧原子进行交换〔18.在酸性或中性溶液中，高铁酸根离子能迅速被水还原成三价铁的化合物，同时释放出氧气。在碱性溶液中，其分解速率受外界条件的影响较大，pH和温度是两个主要因素，但光对高铁酸盐溶液的稳定性没有明显影响〔19〕。另据报道M，pH在9. 4~9.7之间，高铁酸盐被水还原的反应速率*低。在强碱性溶液（碱度>3mol/L）中，高铁酸盐能稳定存在，这一性质保证了湿法制备的可行性。

高铁酸钾不溶于通常的有机溶剂（如醚、氯仿、苯和其他一些有机溶剂），它也不溶于含水量低于20%的乙醇当含水量超过这个限度，它可迅速地将乙醇氧化成相应的醛和酮。高铁酸钾具有极强的氧化性，在酸性和碱性溶液中，电对Fe（VD/Fe（I）的标准电极电位分别为2.20V和0.72V，相应的电极反应如下：14时；及（Ci.27h/Cr3+）=1.33V，在酸性介质中；'（Ci42―/Ci.（OH）3）=―0.12V，在碱性介质中）。可见，高铁酸钾是比高锰酸钾和重铬酸钾更强的氧化剂，它可以氧化苯甲醇、脂肪醇、苯酚、苯胺、苄胺、肟、腙、硫醇、1，4一氧硫杂环已烷、甚至烃类等有机化合物及硫化物、氨、氰化物等无机化3高铁酸钾在水处理中的应用3.1用于生活饮用水的杀菌消毒对于没有受到严重污染的天然水可采用河砂过滤或明矾澄清后，再加适量K2Fe4粉末进行消毒处理〔4〕。根据水源（如江水、河水、湖水、井水、雨水等）污染程度的不同，使用不同的加药剂量，一般当K2Fe4在水样中的浓度为5 ~6mg/L时，杀菌效率达99.95%~99.99%，同时，色度和浊度也明显降低。K2Fe4已被用于野外工作人员进行临时性生活用水的常反渗透水处理设备温消毒。

3.2用于水中化学污染物的去除去除水中腐殖质。高铁酸盐对富里酸具有良好的氧化去除效能〔22〕，质量比为12倍的高铁酸盐能够去除90%的富里酸。对含有富里酸的混浊水，高铁酸盐具有氧化和絮凝双重功能，采用高铁酸盐预氧化与聚合铝絮凝联用的方法，对水中的富里酸去除更为有效。

去除水中酚等有机污染物及水中的硫化物。

对水中酚类有机物具有明显的氧化去除效果〔23〕。

对含S2浓度为25.33mg/L的污水，调整pH= 5.95，K2Fe4加入量达到45mg/L时，对S2的处理即可达到国标要求（低于0.5mg/L）〔12〕。

能安全可靠地氧化去除废水中的氰化物，将CN氧化成NO2―NO3和HCO3等对环境无害的物质。3.3用于生物污泥脱味除臭高铁酸盐能迅速将生物污泥中产生的恶臭物质控制到可接受的程度，有效地去除生物污泥中的H2S、CH3SH和NH3等恶臭物质，将NH3氧化成NO3―，将H2S、CH3SH氧化成SO4'处理后的污泥可以用作化学肥料和土壤调节剂，有利于废物资高铁酸钾其他潜在的用途包括用于控制冷凝循环水中生物粘垢的生成等。

4结束语高铁酸钾是一种集氧化、吸附、絮凝、助凝、杀菌、除臭为一体的新型高效多功能水处理剂，它以其独特的水处理功能吸引着越来越多的学者从事其制备工艺研究及应用开发。随着高铁酸钾制备工艺不断优化，产品纯度和产率逐渐提高，其应用领域也在逐步拓宽，产品需求量在国际市场上有逐年增加的趋势。鉴于目前高铁酸钾在实现大规模工业化生产方面尚存在诸多问题，开发高效、低成本、对环境影响小的生产工艺具有重大的意义。

水处理设备产品 快速导航链接>>>反渗透设备| 软化水设备| 海水淡化设备| 全自动加药装置| 变频供水设备| 中水回用设备| 过滤设备| 直饮水设备| EDI超纯水设备| 超纯水设备| 超滤设备| 循环水设备