1高铁酸钾的制备方法

    1.1次氯酸盐氧化法

    H.J.Hrostowski等于1950年提出氯酸盐氧化法，制得的产品纯度可达到96.9%，但产率很低，不超过15%。G.W.Thompson等对上述方法从氧化与纯化两个过程进行了改进，以硝酸铁为原料，对粗产品依次用苯、乙醇、乙醚洗涤处理，产品纯度达92%-96%，产率提高到44%-76%。王善杨等在制备过程中加入稳定剂，以防止制备液中高铁酸钠分解，提高了产率。张军等采用强制高速离心初分离，再用砂芯漏斗抽滤，较好地解决了制备过程中粗产品与母液难分离的问题，提高了时效和产率，产率达60%-76%。田宝珍等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(III)为Fe(VI)，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，大大提高了Fe(III)→Fe(VI)的转化率和产率，而且回收利用了废碱液，降低了生产成本。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。

    1.2电解法

    雷鹏举等通过隔膜电解质量分数为30%-50%的NaOH溶液，并在阳极液中加入少量{tx}活化助剂，阳极和阴极分别采用10 cm×7cm的低碳钢板和金属镍板，外加电压约为10 V，控制适宜的电解时间和条件，可以获得高铁酸盐浓度为0.0233 mol/L、总铁浓度为0.0282 mol/L的复合溶液。该法操作简单、原材料消耗少、灵活方便，但电耗高、副产物较多。要制备稳定的纯高铁酸盐，不仅需要复杂的提纯过程，而且效率也较低。

    1.3熔融法

    熔融法又称干法，采用过氧化物高温氧化铁的、氧化物制得高铁酸钾。该反应为放热反应，温度升高快，容易引起爆炸。又由于该法需严格控制操作条件，难以实现，因此，相关研究与应用较少。

    2产品稳定性研究

    王善杨等在制备过程中，加入少量Na₂SiO₃·9H₂O和CuCl₂·2H₂O作稳定剂，防止制备液中高铁酸钠分解。朱启安等做了6组K₂FeO₄稳定性对比实验，结果表明，加入CuCl₂，Na₂SiO₃，Na₃H₂IO₆复配药剂，K₂FeO₄产率{zg}，达到88.23%。王立立等的研究表明，溶液pH对K₂FeO₄稳定性有很大影响。当pH在10-11时，K₂FeO₄表现非常稳定，当pH在8-10时，稳定性也较好，pH<7.5时，稳定性急剧下降；pH在4-5时，高铁酸钾瞬间分解，但在它的某个中间态产物消失之前，迅速把溶液调回碱性(pH在10-11)，高铁酸钾即刻重新生成。此外，高铁酸钾水溶液的浓度对高铁酸钾的稳定性也有很大的影响。张铁锴等研究表明：KI对低浓度NaOH溶液中的K₂FeO₄有稳定作用；在2.57mol/L的NaOH溶液中，{zj0}投加比例为m(K₂FeO₄：m(KI)：1：40；低温有利于K₂FeO₄的稳定；在K，FeO，合成过程中添加KI可以提高高铁酸钾的纯度和产量。张彦平等研究表明，复合高铁酸盐溶液具有较高的稳定性，室温存放15 d后，其分解率为21.8%。在复合高铁酸盐溶液的制备过程中，可以加入少量的K₂S₂O₈，KI，NaClO₃和NaSiO₃来提高高铁酸盐的产率和稳定性，但要避免掺入KMnO₄。

    3产品分析

    3.1定性分析

    R.J.Audette等定性分析得高铁酸钾的特征波峰为：1 560 cm^-1，1 425 cm^-1，1 100cm^-1，800cm^-1，778 cm^-1，330cm^-1。罗志勇等用岛津IR-450红外光谱仪测得的特征波峰与R.J.Audette的研究结果一致。顾国亮等指出高铁酸钾的定性检测一般用红外光谱法，高铁酸钾的红外光谱在800 cm^-1处有强吸收峰，在778 cm^-1处有一肩峰。

    3.2定量分析

    罗志勇等用亚砷酸盐滴定法测高铁酸钾纯度。顾国亮等用氧化还原滴定法测定高铁酸钾浓度。董娟等用亚铬酸盐氧化还原滴定法定量分析固体高铁酸钾产物，在强碱性溶液中，高铁酸钾能将亚铬酸盐氧化为铬酸盐，生成的铬酸盐溶液酸化后，得到的重铬酸钾用Fe(II)的标准溶液滴定，以二苯胺磺酸钠为指示剂。到达滴定终点时，溶液由紫色变为淡绿色。张军等在碱性溶液中氧化过量的xxxx还原K₂FeO₄，过量的xxxx再用碘液返滴，用淀粉溶液作指标剂，就能准确测定K₂FeO₄纯度。对比实验表明，这种纯度分析法要比目视比色法准确，而且易于操作和判断终点。

    4高铁酸钾的应用

    4.1生活用水的处理

    姜洪泉等的研究表明，xx水可采用河砂过滤或明矾澄清后，再加适量K₂FeO₄粉末进行xx处理。根据水源污染程度的不同，使用不同的加药剂量，一般K₂FeO₄在水样中的质量浓度为5-6 mg/L时，xx效率达99.95%-99.99%，同时，色度和浊度也明显降低。

    罗志勇等对高铁酸钾处理生活污水的实效研究表明，随着高铁酸钾投加量的增加，原水中COD的去除率也逐渐增加。且投加量与COD去除率的关系曲线显现出双峰突跃的形式。在低投加量时主要依靠高铁酸钾溶于水生成Fe(OH)₃，从而产生絮凝作用去除水中污染物，降低水体的COD，而高铁酸钾的氧化作用居次要地位；随着投加量的增加，高铁酸钾的氧化去除COD的作用不断增强，并协同絮凝作用，最终使水样COD的去除率达96%以上。随着高铁酸钾投加量的增加，原水中氨氮的去除率也逐渐增加。当高铁酸钾的投加量为10mg/L时，氨氮的去除率达70%以上；继续投加高铁酸钾，氨氮的去除率增加不明显。表明高铁酸钾对水体中氨氮的去除是其溶于水产生的氧化作用和絮凝作用协同作用的结果，其中氧化作用占主导地位。

    4.2工业废水中化学污染物的去除

    姜洪泉等的研究表明，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更为有效，且对水中酚类有机物及水中的硫化物具有明显的氧化去除效果。此外，高铁酸钾能处理含CN^-电镀清洗废水，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。

    李铎等做了高铁酸钾去除废水中丙烯腈(AN)的研究，得到以下结论：1) K₂FeO₄集氧化、絮凝功能于一体，可以有效去除体系中AN，且不会产生二次污染。2)体系中各种因素如氧化剂用量、体系的初始PH、温度等对AN去除效果都有显著影响。随着K₂FeO₄投加量的增大，AN残存率降低：当pH=6时去除效果{zj0}；在40℃时AN残存率降至20%以下。3) K₂FeO₄无法与H₂O：产生良好的协同效应。张军等的研究表明，当pH=5.95、K₂FeO₄加入量为45mg/L时，S^2-含量{zd1}，处理效果{zj0}。当pH=11.20、K₂FeO₄加入量为75 mg/L时，处理前后CN^-含量的差值{zd0}，处理效果{zh0}。实验中发现，如果是具有多种杂质的含CN^-金矿废水，用上述方法进行处理，其CN^-去除效果就不太理想，这可能是其中某些杂质干扰K₂FeO₄的氧化能力。

    4.3生物污泥脱昧除臭

    S.J.Deluca等的研究表明，高铁酸钾能有效地去除生物污泥中的H₂S，CH₃SH和NH₃等恶臭物质，处理后的污泥可以用作化学肥料和土壤调节剂，有利于废物资源化。

    5结束语

高铁酸钾是一种集氧化、吸附、絮凝、助凝、xx、除臭为一体的新型高效多功能水处理剂，它对工业废水的处理效果明显优于使用单一的絮凝剂或氧化剂，对水质处理无疑具有较好效果，前景良好。但它在实际应用中仍需解决两个问题：一是降低K₂FeO₄的生产成本；二是针对不同污水的实际情况进行相应的分析，适当调整pH并设法掩敝或排除干扰K₂FeO₄氧化能力的杂质。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。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。