高级氧化技术.pptx

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1、HohaiUniversity高铁酸盐高铁酸盐是铁的六价化合物，具有很强的氧化性，能有效杀灭水中的微生物和藻类，氧化分解各种有机、无机污染物，且在应用过程中不会产生三卤甲烷等“三致”性二次污染物。它作为一种水处理剂兼具氧化、絮凝、杀菌消毒的作用，是环境友好型的多功能广谱型水处理剂。另外高铁酸盐对一些有机物的氧化具有选择性，人们利用这一特性将其作为有机合成的选择性氧化剂。其氧化能力强于高锰酸盐、臭氧和氯气。基本性质HohaiUniversity高铁酸盐其在酸、碱条件下的标准电极电势分别为：酸性：E0FeO42-/Fe

2、3+=2.120V碱性：E0FeO42-/Fe(OH)3=0.172V因此，无论在酸性，还是碱性条件下高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。在适当酸度条件下，高铁酸盐被还原为无毒的、且具有絮凝、吸附、共沉淀等多种协同功能的Fe(OH)3。因此，高铁酸盐是一类新型、高效、绿色的多功能水处理剂。基本性质HohaiUniversity高铁酸盐基本性质高铁酸盐具有其他水处理剂无法比拟优势，但是其不稳定性极大的限制了它广泛普及和应用。高纯的高铁酸钾在常温和干燥空气中具有良好的稳定性。但在水溶液或

3、潮湿环境中很不稳定，极易分解，释放出氧气，并伴随有氢氧化铁沉淀生成。在酸性条件下很快放出氧气，在中性或弱碱性溶液中也缓慢分解，但随着溶液碱性的增强其分解速率变慢。高铁酸盐在水溶液中的分解反应为：4FeO42-+2OH-→4Fe3++10H2O+3O2↑4FeO42-+10H2O→4Fe(OH)3↓+8OH-+3O2↑影响溶液中高铁酸钾稳定性的因素较多，如高铁酸钾浓度、溶液的pH、温度、存放条件、光照、高铁酸钾纯度、掺杂等，这也使得对高铁酸盐在溶液中的稳定性研究变得较为复杂。HohaiUniversity高铁酸盐高铁

4、酸盐制备方法可分为3类：熔融法、次氯酸盐氧化法和电化学氧化法。采用碱金属的过氧化铁盐或铁的氧化物制得高铁酸钾。其过程是：将Na2O2、FeS2在密闭、干燥的环境中混合，加热到700℃，反应lh，得到含Na2FeO4的粉末。然后用5mol/L的NaOH溶解，过滤，滤液中加入KOH固体饱和至析出高铁酸晶体。过滤、异丙醇洗涤、真空干燥得成品。也可采用过氧化物氧化法，即在氧气流下，温度控制在340-370℃，锻烧Fe2O3和K2O2的混合物直接制得高铁酸钾，这样反应过程简单、后处理简单、产品纯度和收率较高。但反应为放热反应

5、，温度升高快，容易引起爆炸，目前采用较少。制备方法（1）熔融法HohaiUniversity次氯酸盐氧化法根据反应步骤又分为一步法和两步法。两步法是首先将铁盐与次氯酸钠或氯气在浓的氢氧化钠溶液中反应生成高铁酸钠，然后加入氢氧化钾溶液转化为溶解度较小的高铁酸钾晶体析出。一步法是在两步法基础上的改进，它是以次氯酸钾或氯气和铁盐为原料，在氢氧化钾溶液中直接反应，沉淀析出高铁酸。次氯酸盐氧化法操作繁琐，但具有产率和浓度较高、生产成本低等优点，因此，近年来被广泛采用。制备方法（2）次氯酸盐氧化法高铁酸盐HohaiUniver

6、sity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。该法操作简单，原材料消耗少，但对装置要求高，产品纯度低，电力消耗大。制备方法（3）电解法高铁酸盐HohaiUniversity制备方法高铁酸盐方法成本转化率优点缺点熔融法高80-90%产品批量大、设备利用率高、转化率高纯度低、反应条件苛刻、难实现工业生产次氯酸盐氧化法低30-50%工艺简单、产率高、实验室容易实现步骤多、工艺复杂电解法低20-70%操作简单、原料少、适合现场制备和投加、易于实现工业生产纯度低、电能消耗大、装置要求高HohaiU

7、niversity高铁酸盐在水处理中的应用高铁酸盐近年来，K2FeO4作为一种具有强氧化性和混凝作用的多功效新型水处理药剂，在水处理中的应用受到了特别的关注。研究结果表明，K2FeO4氧化和混凝作用对水中的藻类、重金属、无机物和有机物等都有良好的去除效果。是强氧化剂,能杀菌消毒,不会形成有机氯化物,无二次污染。高铁酸钾溶于水的分解产物Fe(OH)3对水中悬浮物有絮凝,吸附及共沉淀去除之效果。能去除水中的氨氮,硫类物质及酚类等多种有机物质。它溶于水不产生有害,有毒副产物,其安全性有可靠保证。集氧化,杀菌,消毒,吸附,

8、絮凝,助凝为一体的多功能水处理剂。HohaiUniversity高铁酸盐在水处理中的应用高铁酸盐与KMnO4氧化相似，K2FeO4的氧化也具有选择性，易和一些含有不饱和官能团的有机物如酚类、苯胺类、烯烃类化合物反应，反应速率一般要比KMnO4快2-10倍。K2FeO4与有机物的反应路径与KMnO4氧化相似，如在氧化烯烃时，K2FeO4也会与C＝C双键加成形成