高铁酸钾 :新型非氯高效消毒剂

更新时间:2024-09-20 15:50

高铁酸钾(英文名称: 铁酸盐)是一种化合物,分子式为K2FeO4,相对分子质量为198.039。其外观为暗紫色有光泽粉末,分解温度高于80℃;易溶于水,形成深紫色溶液;不溶于乙醚、醇和三氯甲烷等有机溶剂;其氧化性比高锰酸钾强;无毒、无刺激。溶液的碱性随分解而增大,在强碱性溶液中相当稳定,比高镐酸钾具有更强的氧化性。

高铁酸钾主要用于饮用水处理,是一种新型非氯高效水处理剂;还可用于工业废水与城市生活污水的处理。去除水中部分有机污染物、重金属离子和脱色除臭;处理含酚及氰化物镀镉废水;控制冷凝循环水生物粘垢的生成。

此外,它还可用作磺酸亚硝酸盐硫酸亚铁化物和其他无机化合物氧化剂;用于纸张表面施胶;制氧化淀粉用于精整;炼锌时除锰、锑和;用于香烟过滤咀等。

性状

高铁酸钾纯品为暗紫色有光泽粉末。198℃以下干燥空气中稳定。极易溶于水而成浅紫红色溶液,静置后会分解放出氧气,并沉淀出水合氧化铁(即氧化铁)。溶液的碱性随分解而增大,在强碱性溶液中相当稳定,是极好的氧化剂。具有高效的消毒作用。比高锰酸钾具有更强的氧化性。

【质量标准】

指标名称指标

高铁酸钾()/% ≥98.58

氯化物(NaCl)/%≤0.46

重金属(Pb)/%≤0.001

砷(As)/%≤0.0001

水不溶物/%≤0.2

干燥失重(150℃)/%≤1.0

用途

1、高铁酸钾已成为新型的绿色环保水处理材料

高铁酸钾是含有的一种化合物,其中心原子Fe以六价存在,在酸性条件下和碱性条件下的标准电极电势分别为/=2.20V,/=0.72V,因此,无论在酸性条件,还是碱性条件下铁酸盐都具有极强的氧化性,可以广泛用于水和废水的氧化、消毒、杀菌。因此,高铁酸盐是倍受关注的一类新型、高效、无毒的多功能水处理剂。在饮用水的处理过程中,集氧化、吸附絮凝、沉淀、灭菌、消毒、脱色、除臭等八大特点为一体的综合性能,是其他水处理剂不可比拟的。PH在6-6.5时,每升水加6mg-10mg,常温下30分钟即可杀灭水体中致病菌、大肠杆菌肠道沙门氏菌及病毒去除率为99.5%-99.95%以上,无异味适口性好,达安全饮用标准。为此本产品在水处理系列产品中显示出超强的优势。

2、高铁酸钾用于工业废水与城市生活污水的处理

对于废水中的BOD、COD、铅、镉、硫等具有良好的去除作用,10mg—20mg/L的高铁酸钾氧化96%的BOD,去除86%的氨氮和75%的磷,PH5.5时,原水浊度为28度(沉后余浊)条件下,30mg/L的高铁酸钾,可将水中三氯乙烯去除85.6%,的去除率达100%,高铁酸钾良好的絮凝作用,表现在水中与污染物作用的过程中,经过一系列反应,由六价降至三价,带有不同电荷的中间态如:Fe(Ⅴ)/Fe(Ⅵ)等,并逐步被还原成具有絮凝作用的Fe(Ⅲ)。在印染、制革、印刷、造纸、制药、石油工业、石化工业等均具有较好应用潜力。该产品在水体净化中的独特效果是同时发挥氧化、吸附、絮凝、沉淀、灭菌、消毒、脱色、除臭的协同作用,并不产生任何有毒、有害的物质。用多功能的复合药剂强化与拓宽现行常规给水处理工艺的净水效能,可以不改变现有工艺流程,不增加大的附属设施,适合中国国情的饮用水消毒技术,具有广阔的研究开发前景,并可能成为消毒技术研究的一个主要方向。

3、高铁酸钾用于鱼塘水产养殖类水处理

可增加水体的溶氧量对水体中氨氮亚硝酸盐藻类类具有良好的去除效果,用于清除水中富里酸、悬浮物,淡水中富营养现象。水体灭菌、消毒、净化效果独特。

4. 高铁酸钾用于海洋防污治理

有关资料报导,在海洋环境净化方面的应用,以和过氧化物混合使用,作为无毒无害化的海洋防污剂,当他们的质量分别在2×10-8和3×10-7时,几乎显示出100%的防污效果,其良好的协同功能大大优于单独使用的效果,可用于近海养殖场及近海环境的净化。

5、高铁酸钾用于游泳池水的再生使用

由于对水体净化的优越性能,可将其应用到游泳池水的循环再生使用,它不仅消毒杀菌,去除人体带入的污物和悬浮固体,并对人体无任何伤害与刺激,安全无异味,投加方便,因此以它取代氯气用于游泳池水的消毒净化再生使用,是非常合适的。

6. 高铁酸钾用于放射性废水的治理和用于去除砷、氰化物

在处理放射性废水时有优良的性能,以高铁酸钾处理含、废水,在PH值为11.5—12时,可将总α射线从3.0×106Pci/L降至3.0×103Pci/L以下(1Pci=1012ci) .在美国能源部对放射性废水的治理中,用以二步处理过程将总α射线从37000Pci/L降到40 Pci/L。实际应用证明,高铁酸钾的性能优于目前流行的放射性废水的治理方法,处理水浓度大大低于排放标准。

高铁酸钾和其他除砷原料相比,具有简便、效果好、产生污泥量少,无二次污染等优点,对于高砷饮用水,只要高铁酸钾投量与原水砷浓度达到15:1以上,处理后的水样中砷残留量都可以达到国家饮用水卫生标准\u003c0.01mg/L的要求。

氰化物有很好的去除效果。当水溶液中的质量浓度为10mg/L时,用75mg/L和167mg/L进行除CN处理,在PH为11.2接触10mg可去除大部分的,其残余浓度为0.082mg/L —0.062mg/L去除率可达到99.18%—99.38%以上。显示使用本产品在含氰废水治理中具有良好的应用效果。

7、高铁酸钾应用的广泛性

水处理中由于功能独特,其应用研究继续深入。而潜在的用途包括在化学工业中利用其强氧化性能,能够氧化磺酸亚硝酸盐硫酸亚铁氰化物和其他无机化合物,造氧化淀粉用于纸张表面施胶及纺织品的精整。冶炼锌时用于除锰、锑和砷。在烟草工业中用于过滤嘴的制造(可氧化尼古丁变为香韵之味)。

电子与国防工业中潜在的应用不断扩展,如:高铁酸钾“纳米电池”是储能密度大、体积小、重量轻、寿命长、高电压、高容量的新型无污染化学电源。功率及放电电流是普通电池的3——10倍。据有关资料记载的报导,可用其制成高效消毒净化剂,使军队在作战条件下饮用水消毒灭菌,处理一些放射性核污染的水,使其放射微粒可通过高铁酸钾的高效絮凝作用而除去,水质达到饮用级。实验发现,它具有除有机化合物,强化去除水中藻类,强化助凝控制剩余铝以及去除水中重金属等多种功能。

制备或来源

可由氯气氢氧化钠反应生成饱和次氯酸钠碱液,再用硝酸铁氧化,经氢氧化钾溶解而得。也可电解三氯化铁和氢氧化钠溶液后,再与氢氧化钾反应制得。

由于目前制备工艺还不成熟,至今高铁酸钾在市场上比较少,在实验室制备的流程如下:

湿法

⒈准备一个研钵

⒉加入次氯酸钠溶液

⒊加入固体NaOH直至不再溶解,冷却

⒋加入适量三氯化铁或硝酸铁固体,用力研磨至紫红色

⒌用砂芯漏斗抽滤

⒍加入适量饱和KOH溶液

⒎抽滤

电解法

电解液采用14M到16M的氢氧化钠阳极采用比表面积较大的铁丝网电极阴极采用石墨电极,电源采用直流稳压电源,槽电压3~7V,表观电流密度,电解槽采用有聚氯乙稀隔膜的电解槽,电解8h左右,阳极室即可得高铁酸钠溶液,.

本法操作简便,成功率高,易于实验室制备,缺点是纯度低,产品中含有氢氧化铁等副产物。

化学氧化法

氯气通入氢氧化钠溶液生成饱和次氯酸钠浓碱溶液,缓慢加入硝酸铁氧化反应生成高铁酸钠,用氢氧化钾转化成高铁酸钾,抽滤得粗品,再用氢氧化钾溶解,重结晶,用苯和95%乙醇进行脱碱、乙醚洗涤,干燥制得高铁酸钾产品,可立即使用或储存于隔绝空气的容器中。反应方程式为:

参考资料

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