高铁酸钾与饮用水处理_かぜの気持ち_百度空间
1702年,德国化学家GeorgStahl{zx0}发现并报道了高铁酸钾,而对其真正的研究是Fremy于1841年开始的。一百多年以后,Schreye和Thompson在实验室首次用次氯酸盐和三价铁盐合成了高铁酸钾。在随后的40年中,人们提出了不少工业制法,如电解法、高温过氧化物法等。在应用研究方面,以高铁酸钾为基础,已制备出了多种碱金属、碱士金属和过渡金属的高铁酸盐,用于理想的磁记忆材料;代替二氧化锰作干电池的阴极材料;作有机化学反应的选择性氧化剂等。近10年来,国内研究较多的是高铁酸钾的湿法制备及其在水处理方面的应用。笔者参与了临沂市“沂河水资源调查与保护”课题研究,在查阅大量资料和充分论证的基础上,选定高铁酸钾为水处理剂,对高铁酸钾的制备和应用进行了大量实践。研究表明,高铁酸钾的确是一种新型、高效、多功能水处理剂,应用前景广阔。
  
  1 高铁酸钾的性质
  
  高铁酸钾的结构式为:


  
  FeO42-具有正四面体结构,是构成高铁酸钾晶胞的基本结构单元。每个晶胞中含有4个K2FeO4分子。
  
  高铁酸钾属正交晶系,与K2SO4、K2CrO4和K2MnO4异质同晶。
  
  纯高铁酸钾是具有黑紫色光泽的微细结晶粉末,含杂质(如KCl、KOH)的高铁酸钾呈灰黑色。干燥的高铁酸钾在198℃以下是稳定的,受热分解为氧化铁(Ⅲ)、金属氧化物和氧。
  
  高铁酸钾极易溶于水,形成类似于高锰酸钾溶液紫红色的溶液。此溶液极不稳定,数分钟后明显分解,变为棕黄色浑浊溶液,这是因为高铁酸钾有很高的标准电极电势的缘故:


  
  高铁酸钾是比KMnO4、O3、Cl2、ClO2氧化性更强的氧化剂,可氧化水而自身分解:


  
  所以,含水分的高铁酸钾产品容易失效,其水溶液也不稳定。但溶液的pH大小对K2FeO4的分解有影响,pH=11.5~13.5时,FeO2-4比较稳定,几乎不分解。pH越低,FeO42-分解越快。研究表明,Fe、Ni、Co、Hg、V、Cr、Pb及铂系金属的高价离子和还原性的杂质,将促进高铁酸钾的分解。而I-、PO3-4、SiO2-3、Cu2+离子有助于高铁酸钾的稳定。另外发现,在较低温度下,用H2O2除去还原性杂质后的水配制K2FeO4溶液保存时间更长
  
  2 高铁酸钾在饮用水处理中的应用
  
  高铁酸钾是20世纪70年代以来开发的新型水处理剂。80年代日本加藤健司等人对高铁酸钾xx效果作了较详细的探讨,日本已有小规模水处理方面的应用。近10年来,我国对这方面的研究也不断深入,已取得可喜成果。
  
  2.1高铁酸钾的使用方法
  
  高铁酸钾的使用方法比较简单,可直接投入水中,快速搅拌;也可配成水溶液,在几分钟内用泵加入源水抽水管中,连续加入。实践表明,高铁酸钾与絮凝剂如聚合氯化铝(PAC)联用,可大大提高高铁酸钾xx、灭藻、去浊、脱臭的效果。
  
  2.2高铁酸钾的作用与效果
  
  研究表明,高铁酸钾作水处理剂时,适宜pH为7.0~8.5,高铁酸钾分解快,产生原子态的氧,具有很强的xx、灭藻能力。高铁酸钾分解后生成的Fe(OH)3对各种阴阳离子有吸附作用,对杂质有絮凝作用。据报道:水样xx总数为21600个/mL时,加入K2FeO4(6.5~7.5)mg/L,xx20min,xx总数降为(11~17)个/mL,大肠杆菌由23800个降为3个。水样藻类总数为2.4×107个/L,投加K2FeO41.2mg/L,与PAC联用,藻类总数降为5.2×105个/L,达到饮用水标准。K2FeO4用量为20mg/L时,CODCr去除率大于90%。水样中邻氯苯酚含量为4mg/L时,加入60mg/LK2FeO4,氧化10min,去除率可达99.3%。水中S2-为25.33mg/L时,加入45mg/LK2FeO4,30min后,S2-可降至0.5mg/L;当CN-为10.3mg/L时,加K2FeO475mg/L,可去除99.15%。我们取沂河水进行试验,源水pH=7.6,加K2FeO41.4mg/L,浊度由8.3降为3.2,叶绿素下降较少,但藻类总数由3×107个/L下降到4.1×105个/L,水腥味去除。
  
  高铁酸钾对水体中的金属离子如Mn2+、Cu2+、Pb2+、Cr3+也有很强的去除能力。高铁酸钾可将水体中的H2S、CH3SH氧化为SO42-,将NH3氧化为NO-3。对没有受到严重污染的河水、江水、湖水等水质,可用河砂过滤或明矾澄清后,加适量K2FeO4进行xxxx处理。若加K2FeO4浓度为(5~6)mg/L,xx率可达99%,色度和浊度也明显下降,而且口感好,可达饮用水标准。
  
  2.3高铁酸钾作水处理剂的优越性
  
  高铁酸钾是一种集氧化、吸附、絮凝、xx、灭藻、去浊、脱色、除臭为一体的新型、高效、多功能水处理剂。而且,不会像氯源水处理剂如液氯、漂白粉、漂白精那样会产生致癌、致畸的三氯甲烷,无二次污染,安全性好。
  
  高铁酸钾作水处理剂,使用方便,适宜pH范围宽(pH=7.0~8.5),是一种理想的绿色水处理剂。
  
  3 结束语
  
  高铁酸钾作饮用水处理剂其优越性毋庸置疑,其研制和应用也日趋受到人们的关注。但是,高铁酸钾的制备手续复杂,腐蚀性强,产品稳定性差,特别是工业化生产进展缓慢,国内尚无高铁酸钾产品上市,其应用也受到限制。所以,为加快高铁酸钾的生产与应用,尽快开发出高效、低耗、无污染的工艺和高纯度产品,广泛用于饮用水处理,仍需化学同仁做出不懈的努力。



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