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1、·2·化 学 教 育 2005年第1期高铁酸钾与饮用水处理化学与社会郭士成 林秋华(临沂师范学院化学系 山东临沂 276005) 摘要 介绍了高铁酸钾的制备、性质以及在饮用水处理方面的应用。关键词 高铁酸钾 制备 性质 饮用水处理 应用1702年,德国化学家GeorgStahl最先发现并报将次氯酸钾饱和溶液转入烧杯,冷水浴冷却,在道了高铁酸钾,而对其真正的研究是Fremy于1841剧烈搅拌下分次加入20g研细的Fe(NO3)3·9H2O年开始的。一百多年以后,Schreye和Thompson在(或1
2、3.5gFeCl3·6H2O),立即产生大量紫黑色实验室首次用次氯酸盐和三价铁盐合成了高铁酸K2FeO4。加少量稳定剂Na2SiO3·9H2O和CuCl2·[1]钾。在随后的40年中,人们提出了不少工业制法,2H2O,反应30min后,分次加入100gKOH固体,保[2][3]如电解法、高温过氧化物法等。在应用研究方持温度在20℃以下,陈化30min,用玻璃砂漏斗抽面,以高铁酸钾为基础,已制备出了多种碱金属、碱士滤,得高铁酸钾粗品。金属和过渡金属的高铁酸盐,用于理想的磁记忆材(3)重结晶[4〗料;代替二氧化锰作干电池的阴极材
3、料;作有机将玻璃砂漏斗内的高铁酸钾粗品搅起,用100化学反应的选择性氧化剂等。近10年来,国内研究mL3mol/LKOH溶液分5次洗涤,所得高铁酸钾溶较多的是高铁酸钾的湿法制备及其在水处理方面的液倒入用冰水冷却着的100mL饱和KOH溶液中,应用。笔者参与了临沂市“沂河水资源调查与保护”陈化30min,抽滤,得高铁酸钾产品。课题研究,在查阅大量资料和充分论证的基础上,选(4)洗涤并干燥定高铁酸钾为水处理剂,对高铁酸钾的制备和应用进将玻璃砂漏斗内的高铁酸钾,依次用100mL正行了大量实践。研究表明,高铁酸钾的确是一种新戊烷(分5
4、次),30mL异丙醇(分3次),30mL无水型、高效、多功能水处理剂,应用前景广阔。乙醚(分3次)进行洗涤,除去KCl、KOH和水分。抽干后,将高铁酸钾转入玻璃器皿中,用真空干燥箱在1 高铁酸钾的制备60℃下烘干2h,将所得高铁酸钾纯品密封保存、备1.1 次氯酸盐氧化法(湿法)用。1.1.1反应原理次氯酸盐氧化法制备高铁酸钾,操作比较麻烦,先制备次氯酸钾饱和溶液:但容易实现,经放大中试,有望实现工业化生产。0℃～35℃2KOH+Cl2KClO+KCl+H2O1.2 电解法加入三价铁盐,合成高铁酸钾:电解法采用隔膜型电解槽,池体
5、为聚四氟乙烯材3-Fe+3OHFe(OH)3料,隔膜材料为全氟磺酸树脂膜。阴极为低碳钢板,--2--3+2Fe(OH)3+3ClO+4OH2FeO4+2Cl+5H2O电解液为NaOH、NaCl和Fe水溶液;阳极为镍网,1.1.2方法与步骤电解液为浓NaOH溶液。在30℃～50℃下,通电电(1)制备次氯酸钾强碱性饱和溶液解,反应如下:-2-在100mL水中溶解56gKOH,冷至室温后倒Fe+2OH+2H2OFeO4+3H2↑3+-2-入三口瓶中,冷水浴冷却,通入Cl2,用电动搅拌器不2Fe+10OH2FeO4+2H2O+3H2↑
6、断搅拌,直至溶液变为黄绿色且有少量白色晶体析出电解产物为Na2FeO4溶液,在保持较低温度下,为止。加入KOH固体至饱和,析出溶解度小的K2FeO4。将饱和次氯酸钾倒入烧杯并置于冷水浴中。在Na2FeO4+2KOHK2FeO4+2NaOH不断搅拌下,分几次加入130gKOH固体。用玻璃经处理可得高铁酸钾产品。该法操作简单,原材砂漏斗过滤,弃去残渣(主要成分为KCl和少量料消耗少,但耗电高,副产品多。KOH、KClO),得次氯酸钾强碱性饱和溶液。1.3 高温过氧化物法(干法)(2)合成高铁酸钾将Na2O2和FeSO4按物质的量比
7、3∶1比例在密©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.2005年第1期 化 学 教 育·3·闭、干燥的环境中混匀,在N2气流中加热至700℃,3 高铁酸钾在饮用水处理中的应用反应1h可得Na2FeO4粉末,反应如下:2FeSO4+6Na2O22Na2FeO4+2Na2O+高铁酸钾是20世纪70年代以来开发的新型水2Na2SO4+O2↑处理剂。80年代日本加藤健司等人对高铁酸钾杀菌效果作了较详细的探讨,日本已有小规模
8、水处理方面用5mol/LNaOH溶解固体粉末,抽滤得高铁酸的应用。近10年来,我国对这方面的研究也不断深钠溶液,在低温下加入KOH固体至饱和,析出高铁入,已取得可喜成果。酸钾,经处理得产品。3.1 高铁酸钾的使用方法该法反应放热多,体系升温快,容易引起爆炸。高铁酸钾的使用方法
