电解法制备高纯铁的电极过程研究
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电解法制备高纯铁的电极过程研究
高铁酸钾的制备及滤液的回收利用 段东斑 (武汉大学化学与分子科学学院湖北武汉430072) 摘要： 以硝酸铁，次氯酸钠溶液为主要原料，采用次氯酸盐氧化法制备高铁酸钾。实验中使用了单碱法和双碱法制备高铁酸钾，比较了这两种方法的差异和优劣。结果表明，单碱法制备高铁酸钾操作简单，原料单一，产品的产率和纯度较高，适用于工业生产。通过向滤液中加入硝酸钡，可以回收滤液中的高铁酸根离子，提高了利用率。 关键词： 高铁酸钾的制备；次氯酸盐氧化法;回收利用 引言： 高铁酸钾是一种新型多功能水处理剂。它是一种比高锰酸钾、臭氧和氯气的氧化能力还强的氧化剂，适用pH值范围广，可以去除有机和无机污染物，尤其对难降解的有机物具有特殊的功效。它的还原产物铁(Ⅲ)还具有较好的吸附和絮凝效果，在饮用水的深度处理方面具有高效、无毒副作用等优越性。[1]总之，高铁酸钾是一种集氧化、吸附、絮凝、助凝、杀菌、除臭为一体的新型高效多功能绿色水处理剂，具有很好的应用前景。然而，由于其在制备、储存和应用过程中还存在产品稳定性较差、制备方法复杂等问题，目前实验大规模工业化生产有一定困难。针对这种情况，本文对操作简单，易于实现的次氯酸盐氧化法进行探究，比较单碱法和双碱法的优劣，并探讨了滤液的回收利用，为实现工业化生产提供帮助。 实验部分 1.试剂及仪器 1.1实验药品 九水合硝酸钙（AR,武汉申试化工）；氢氧化钠（AR,武汉申试化工）；氢氧化钾（AR，武汉申试化工）；次氯酸钠水溶液（安替福民，有效氯含量>5%）；硝酸钡（AR,武汉申试化工）；乙醚（AR,武汉申试化工） 1.2实验仪器 烧杯，磁子，G4砂芯漏斗，离心管，离心机，烘箱，电子天平。
扬州大学 硕士学位论文 高铁酸钠的稳定性及电化学合成研究 姓名：徐小川 申请学位级别：硕士 专业：应用化学 指导教师：许文林;王雅琼 20050501
徐ｄ，Ｊ１ｌ：高铁酸钠的稳定性及电化学合成研究 摘要 高铁酸盐是一种具有应用和开发前景、环境友好的多功能“绿色化学”试剂，在水处理等领域有广泛的应用前景。目前高铁酸盐的合成法主要有化学氧化法、电化学法。化学合成法工艺复杂，成本较高，过程中需使用毒性很大的氯气，对环境造成很大污染，其推广应用受到限制。而电化学合成法操作过程简单，对环境—破好，但存在制各过程速率小和电流效率低的问题。本文以高铁酸钠的电化学氧化制备过程为研究体系，研究了碱溶液中高铁酸钠的稳定性，探讨了影响高铁酸钠稳定存在的因素。研究了在不同的操作条件下电解制备高铁酸钠，探讨了操作条件对电解制备高铁酸钠的影响，并将超声技术应用于该过程中，通过电化学和超声技术的耦合设法解决该过程中电极活性降低、过程电流效率低等问题，初步探讨了超声对高铁酸钠电解制备过程的影响规律。主要开展工作如下： １．ＮａＯＨ溶液中高铁酸钠的稳定性 （１）ＮａＯＨ溶液的浓度对高铁酸钠稳定性的影响 在温度为４０．０。Ｃ下，分别对６．０ｍｏｌ?Ｌ１、１２．０ｍｏｌ?Ｌ～、１４．０ｍ０１．Ｌ＿１、１６．０ｍｏｌ?Ｌ‘１的ＮａＯＨ溶液中高铁酸钠的分解浓度进行了测定，由于高铁酸钠的分解反应符合一级反应动力学，因而可求得不同浓度的ＮａＯＨ溶液中高铁酸钠的分解速率常数及分解半衰期。实验测定的结果为：６．０ｍｏｌ?Ｌ～、１２．０ｍ０１．Ｌ一、１４．０ｍｏｌ－Ｌ一、１６．０ｍｏｌｒＬ“ＮａＯＨ溶液中的高铁酸钠的分解反应速率常数分别为０．１ｌｈ～、０．０８ｈ一、０．０６ｈ～、Ｏ．０４ｈ～；分解半衰期分别为６．３０ｈ、８．４６ｈ、１０．９５ｈ、１６＋９３ｈ。结果表明，随着ＮａＯＨ溶液的浓度增大，高铁酸钠的稳定性增强。 （２）温度对高铁酸钠稳定性的影响 在１２．０ｔ００１．Ｌ。１ＮａＯＨ溶液中，温度分别为３０．０。Ｃ、４０．０。Ｃ、５０．０。Ｃ下，对高铁酸钠的分解浓度进行了测定，并求得不同温度下高铁酸钠的分解速率常数及分解半衰期。实验测定的结果为：３０．０。Ｃ、４０．０。Ｃ、５０．０。Ｃ下的高铁酸钠分解速率常数分别为Ｏ．０４ｈ～、０．０８ｈ１、Ｏ．１７ｈ一；分解的半衰期分别为１７．４０ｈ、８，４６ｈ、４．１７ｈ；分解反应活化能为５８．１３ｋＪ－ｍｏｌ～，分解反应的速率方程为： ｒ２１?１５４×１０’’ｅｘｐ（一５８?１３／丑丁）’Ｃ凡Ｄ．：一。结果表明，随着温度的升高，高
高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。湿法、干法制备高铁酸盐的原理如下表所示。 （1）工业上用湿法制备高铁酸钾（K 2 FeO 4）的流程如下图所示： ①反应I的化学方程式为。 ②反应II的离子方程式为。 ③加入饱和KOH溶液的目的是。（2）高铁酸钾是一种理想的水处理剂，其处理水的原理 为，__________。 （3）干法制备K 2 FeO 4的反应中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为。 （4）高铁电池是正在研制中的可充电干电池，上图为该电池和常用的高 能碱性电池的放电曲线，由此可得出的高铁电池的优点有、。 （1）①2NaOH + C l 2＝NaCl + NaClO + H 2 O（2分） ②3ClO－ + 10OH－ + 2Fe 3+＝2FeO 42－ + 3Cl－ + 5H 2 O（2分） ③增大K + 浓度，促进K 2 FeO 4晶体析出（2分） （2）高铁酸钾有强氧化性，能杀菌消毒产生的Fe(OH) 3有吸附性，有絮凝作用（2分）（3）3∶1（2分）（4）放电时间长工作电压稳定（2分） 下图是无机物A～M在一定条件下的转化关系（部分产物及反应条件未列出）。其中，I是由第三周期元素组成的单质中熔点最高的金属，K是一种红棕色气体。
提示：4FeS ＋11O 2高温,2Fe 2 O 3＋8SO 2 2 请填写下列空白： （1）在周期表中，组成单质G的元素位于第________周期________族。 （2）在反应⑦中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。 （3）在②、③、⑥、⑨中既属于化合反应又属于非氧化还原反应的是________（填序号）。（4）反应④的离子方程式是_____________________________________。 、KOH共熔，可制得一种“绿色”环保高效净水剂K 2 FeO 4（高铁（5）将化合物D与KNO 3 酸钾），同时还生成KNO 和H 2 O。该反应的化学方程式是________________________。 2 （1）四Ⅷ （2）1∶2 （3）③ （4）3Fe2＋＋NO3-＋4H＋=3Fe3＋＋NO↑＋2H2O （5）Fe2O3＋3KNO3＋4KOH=2K2FeO4＋3KNO2＋2H2O
高铁酸钾的制备及性质检验实验方案一．研究小组成员：陈喆然，刘伦飞，王森。二．课题选择及意义： 高铁酸钾(KzFe04)是一种新型高效的多功能水处理剂，它具有氧化、吸附、絮凝、助凝、杀菌、除臭等多种功能，并且在反应过程中不会产生二次污染和其他有毒副产物。 但高铁酸钾在溶液中稳定性不好，自身热稳定性差，再加上制备方法复杂、操作困难，一直没有合适的商品面世。目前有关高铁酸钾的合成方法有3种：次氯酸盐氧化法、电解法、高温氧化法。其中次氯酸盐氧化法研究得最早，相对较成熟，但也存在一些不足，如高铁酸钾的不稳定性严重影响产品的纯度，限制其应用的广泛性。故我们组决定对现有的次氯酸盐氧化法进行改进，重点研究了稳定合成高纯度高铁酸钾的优化工艺条件，并对它的强氧化性和净水作用进行验证。 三．基本实验方案的制定： 1.高铁酸钾的制备及优化工艺 ①实验原理及方法： 在强碱条件下加人次氯酸钠、硝酸铁，次氯酸钠将Fe3+氧化成FeO42-：一，生成Na2FeO4。 3NaClO+2Fe(N03)3+10NaOH=2Na2Fe04+3NaCl+6NaNO3+5H2O 利用NaCl、NaNO3等在强碱中的溶解度小，Na2FeO4溶解度大
的特点，除盐得到Na2FeO4。 最后加入KOH，由于强碱中K2FeO4的溶解度小于 Na2FeO4。，所以K2Fe04沉淀析出。 Na2Fe04+2KOH=K2Fe04+2NaOH (2) ②实验过程1．合成Na2Fe04 NaClO溶液中依次加入NaOH、Fe(NO，)。·9H：O和自制复合稳定剂等，温度分别设定为0℃，20℃，40℃，用磁力搅拌器搅拌1．5 h左右，溶液呈深紫红色，即生成Na2FeO4。2．除盐 往上述反应液中加入固体NaOH至饱和，保持水温20℃，继续搅拌0．5 h。将反应液放料、离心，用真空泵抽滤。取滤液，即为较纯净的Na2Fe04溶液。 3. 合成K2Fe04 将饱和KOH溶液加入到上述溶液中，保持溶液20℃，并不停搅拌15 min，可见烧杯壁有黑色沉淀物生成，抽滤，滤渣为K2Fe04。；滤液为Na2FeO4溶液，可循环使用。 4. 后处理 后处理包括重结晶、有机物洗涤纯化、真空干燥。 滤渣用30 mL的3 m01．L—KOH溶液溶解，再加入饱和KOH 溶液中，冰水冷却下K2Fe04又析出，抽滤，滤渣为K2Fe04。 将滤渣先用lO mL苯洗涤去除水分，再用95％乙醇洗涤去除碱，最后用乙醚洗涤去除水和乙醇。有机物洗涤后，立即对其真空
电解法制备高铁酸钾的合成研究 摘要 高铁酸钾具有很强的氧化性、选择性以及环境友好特性。人们发现高铁酸钾可以作为一种高效、无毒的环境友好型多功能水处理剂；高铁酸钾具有很好的选择性，还可用于有机合成；此外，高铁酸钾还可以用作高能的“超铁”电池的电极材料。因此，高铁酸钾在以上几个领域具有很好的应用前景。但是高铁酸钾的稳定性差，制备和提纯工艺复杂，合成条件苛刻；至今尚未得到公认的成熟的生产工艺。本文主要研究直接电解法制备高铁酸钾。 研究电解法制备高铁酸钾的最佳工艺条件，研究电解质溶液的浓度、温度、电流密度、电解时间等工艺参数对高铁酸钾的产量的影响。提高NaOH的浓度可以增加高铁酸钾的产量，当浓度增加到16mol/L时，产量会下降。升高温度对高铁酸钾产量的提高非常显著，随温度升高在30℃出现高铁酸钾产量最大值，随后产量急剧下降。同样电流密度、电解时间对高铁酸钾产量的影响都是先增大再减小，中间存在一个最大值，分别为53mA/cm2，6h。 实验表明：根据对单因素实验数据进行正交实验处理得出64.2mA/cm2，14mol/LNaOH，30℃，6h为最佳的工艺参数。 关键词：固体高铁酸钾；电解合成；电流密度
Study on Electrochemical Process Preparation of Potassium Ferrate（VI） Abstract The iron(VI) derivation, potassium ferrate(VI)(Fe(VI)) has properties such as oxidizing power,selectivity, and a non-toxic by-product Fe(III),that make potassium ferrate(VI) an environmentally friendly oxidant for several applications. Potassium ferrate has been considered for years to treat with natural waters and wastewaters, because of its environmental friendly properties and its high efficiency. Fe(VI) is also a selective oxidant for a large number of organic compounds with Fe(III) as a by-product.Fe(VI) therefore has a role in greener technology for organic synthesis.Moreover,Ferrate has also been recently used in a new class of “super-iron”batteries，referred to as super-iron batteries, there use the Fe(VI)/Fe(III) system as anode material.In this paper we reported an electrochemical method generation of ferrate. Study prepared by electrolysis of potassium ferrate optimum conditions to study the concentration of electrolyte solution, temperature, current density, electrolysis time of processing parameters on the production of potassium ferrate impact. NaOH to raise the concentration of potassium can increase the output of the high-speed railway, when the increased concentration of 16mol / L, the output will be dropped. Elevated temperature on the production of potassium ferrate was significantly improved, with the temperature at 30 ℃Ferrate high production value, followed by sharp decline in production. The same current density, electrolysis time on the high yield of Ferrate are further reduced to increase the middle there is a maximum, respectively 53mA/cm2, 6h. Experiments show that, single factor experiment based on orthogonal experimental processing data obtained 64.2mA/cm2, 14mol/LNaOH, 30 ℃, 6h the technical parameters for the best Keywords：Potassium ferrate(VI)；Electrochemical Method；current density
3.电解法制备氯化钠/氢氧化钠 介绍：在化学工业历史上，氯化钠和氢氧化钠都是多次被大量需求的，但不幸的是，对于电化学车间的操作者来说却不总是同时的。氯气一直被用作很有价值的漂白剂，或者作为生产漂白粉的原料，作为水供应的消毒剂，还有塑料和溶剂生产的原料。氢氧化钠已经被用作碳酸钠、肥皂、纺织品的生产，同时还作为一个化学过程惊人多样性的重要原材料。 所有的电解过程共同点是电解盐制备氯气和氢氧化钠。大多数生产是电解盐溶液，但是一些重要的车间通过电解熔融盐来制备液态钠和氯气。这种方法是被需要液态钠的工业所采用，主要是生产四烷基铅石油添加剂，尽管石油添加剂公司正在扩大业务范围而且面临其他使用。这里有三种根本不同的含水电解的电池使用类型：汞电池，隔膜电池，膜片电池。在现代车间对于新的容纳能力以膜片电池作为真正仅有的技术是切实可行的，但是大量的旧的容量依然存在，而且许多公司还没有发现替换哪怕是他们的汞电池的经济性，尽管会有环境影响。 所有的电解反应都是基于在化学反应中有电子做试剂的思想。电解盐水的基元反应可以如下所写： 阳极： 阴极： 总反应是： 这个反应有一个积极的自由能而且需要通过电能艰难驱动。 就像许多基元化学过程，尽管反应很简单，仍然有一些严重的并发症。一开始，反应物需要分开：氢气跟氯气如果混合的话会产生爆炸。氯气跟氢氧化钠反应产生次氯酸和氯化物（包括浪费的产品和产生的副产物）。次氯酸和次氯酸钠反应制备氯酸盐，质子和更多的氯化物。氢氧化钠在阳极反应生成氧会污染氯气。所有降低效率并且或者制造污染难以分离的反应在产品出售前就需要进行整理。理解各种类型电解法过程的关键是他们分离反应物的方法。对于卤水电解，这里基本上有三种类型的电解槽，尽管不同的制造商在各槽之间会有许多变化的细节。 4.氯气和氢氧化钠的使用 氢氧化物有很多的化学应用，很难将它们方便分类。其中一个很广泛的应用是造纸，这就需要对木材进行强碱性处理。在一些国家，造纸占了生产的20%。还有20%是无机化学品生产，像次氯酸钠（漂白剂和消毒剂）。各样的有机合成约占了生产的一半。氧化铝跟肥皂的生产占了很小一部分。 氯气在各种其他产品中广泛应用。全世界大约四分之一的生产用于了制造PVC的单体氯乙烯。四分之一到二分之一的氯气用于了各种其他的产品。据国家统计，超过10%的用于了水净化。超过20%的用于了溶剂（三氯乙烷、三氯乙烯等）生产，尽管由于蒙特利尔协议很多溶剂正在被淘汰。全世界大约10%用于了无机含氯化合物的生产。在一些国家，一个很重要的应用是木浆漂白，尽管这是环境压力下的另一个应用。
高铁酸钾的制备与性质探究 摘要： 用次氯酸盐法在冰水浴的环境中制取高铁酸钾，在制取过程中首先要除去NaCl的干扰，其次在实验过程要注意KOH的用量，当量过多时，产品的粘稠度会增加，不易烘干，产率偏高；在检验性质时，利用化学反应检验强氧化性，另外高铁酸钾是一种绿色的净水剂，可以用污水与之反应检验絮凝性 关键词： 高铁酸钾制备氧化性净水能力 引言： 高铁酸钾的制备方法通常有高温氧化法, 电解法和次氯酸钠法, 其中以次氯酸钠法工艺较成熟；本实验拟通过次氯酸盐法制备高铁酸钾，高铁酸钾在水处理效果方面比一些普通无机絮凝剂更有效, 它具有氧化、吸附、絮凝、助凝、杀菌、除臭等多种功能, 并且在反应过程中不会产生二次污染和其他有毒副产物。 试剂及仪器： ·NaClO ·Fe(NO3)3·9H2O ·NaOH ·KOH ·砂芯漏斗、滤瓶、铁架台、烧杯、电炉、玻璃棒、表面皿 实验部分 1·1实验原理：次氯酸盐氧化法的制备原理： 3NaClO+2Fe(NO3)3+10NaOH====2Na2FeO4+3NaCl+6NaNO3+5H2O Na2FeO4+4KOH====K2FeO4+2 NaOH 1·2取NaClO（有效氯）5%）20.00mL，加入NaOH固体12.07g（使NaOH溶液近饱和，析出次氯酸钠中的NaCl）。NaOH加入过程在冰浴中完成，使体系温度不致升高，并加入电磁子不断搅拌。加入后期置于室温，增加NaOH的溶解度，促进NaCl的析出。1·3砂芯漏斗抽滤，弃去白色沉淀，滤液呈浅黄色，留用（耗时25分钟）。 1·4称取5.04g Fe(NO3)3·9H2O固体，在冰水浴中分批加入2中滤液，电磁子不断搅拌下。固体表面依次变红、暗紫、紫黑色。不断搅拌下，溶液变灰，逐渐向暗紫色、紫红色、紫黑色转变，即有高铁酸钠生成。反应1小时后溶液呈深紫红色。 1·5上步中反应体系中含有胶状Fe（OH）3，难以抽滤。故将其转至离心管中，离心10分钟，留上清液（深紫红色），与沉淀不易分别，直接倾倒。离心管中沉淀因有高铁酸钠溶液，呈紫红色。 1·6称取KOH固体于50ml小烧杯中，加入去离子水，用玻璃棒搅拌促进溶解，配成KOH 饱和溶液，在冰水浴中向4中上清液缓慢加入该饱和溶液，冰浴保持5min； 1·7上步中高铁酸钾沉淀中无白色沉淀，则进行抽滤，滤干后，收集沉淀于小表面皿中，沉淀呈现紫黑色，在烘箱中烘烤45min后取出，称量得产品质量为2.38g；
Q 南京金优生物科技有限公司企业标准 Q/320102NJJY031 水产用高铁酸钾 2019-12-25发布2019-12-25实施南京金优生物科技有限公司发布
前言 鉴于目前尚无《水产用高铁酸钾》的国家标准、行业标准，我公司根据国内有关技术资料，结合该产品的特点，本着技术先进、经济合理的原则，制定了本企业标准，用以指导企业生产、检验和销售。 本标准表述和编写格式按GB/T1.1《标准化工作导则》第1部分：《标准的结构和编写规则》的规定执行。 本标准由南京金优生物科技有限公司提出并负责起草。 本标准主要起草人：耿韬、朱崇淼、庄宁建、许波。 本标准于2019年12月首次发布。
水产用高铁酸钾 1范围 本标准规定了水产用高铁酸钾的要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。 本标准适用于以高铁酸钾为原料，用于鱼、虾、蟹等水产动物育苗或养殖过程中，改善水质的产品。 本标准中的指标不得违反国家法律、法规、规章、强制性标准中的有关规定。否则，该指标无效，并应执行国家法律、法规、规章、强制性标准中的有关规定。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T601化学试剂标准滴定溶液的制备 GB/T602化学试剂杂质测定用标准溶液的制备 GB/T603化学试剂试验方法中所用制剂及制品的制备 GB/T6283化工产品中水分含量的测定卡尔.费休法（通用方法） GB/T6678化工产品采样总则 GB/T6682分析实验室用水规格和试验方法 JJF1070定量包装商品净含量计量检验规则 国家质量监督检验检疫总局令第75号（2005）《定量包装商品计量监督管理办法》 3技术要求 3.1感官 本品为紫红色或红色颗粒，无机械杂质。 3.2理化指标 理化指标应符合表1的要求。 表1理化指标 项目指标 高铁酸钾含量，%≥4 水分，%≤20 3.3净含量允差 按国家技术监督局第75号令执行。 4试验方法 本标准中所用试剂和水,在没有注明其它要求时均指分析纯试剂和GB/T6682中规定的三级水。试验中所需标准溶液、制剂及制品,在没有其它规定时均按GB/T601、GB/T602、GB/T603规定制备。 4.1感官 目测。 4.2高铁酸钾含量测定
高铁酸钾专题 K 2FeO 4 纯品为暗紫色有光泽粉末。198℃以下稳定。极易溶于水而成浅紫红色溶液，静置后会分解放出氧气，并沉淀出水合三氧化二铁。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，为一种新型非氯高效消毒剂。主要用于饮水处理。化工生产中用作磺酸、亚硝酸盐、亚铁氰化物和其他无机物的氧化剂，在炼锌时用于除锰、锑和砷，烟草工业用于香烟过滤嘴等。 氧化剂
活动一：高铁酸钾的化学性质 K2FeO4 在水溶液中易水解：4FeO42—+10H2O4Fe(OH)3+8OH—+3O2↑ 1. 在粗K2FeO4提纯中采用重结晶、洗涤、低温烘干的方法，则洗涤剂最好选用溶液（填序号）。 A．H2O B．CH3COONa、异丙醇 C．NH4Cl、异丙醇 D．Fe(NO3)3、异丙醇 2. 为探究高铁酸钾的某种性质，进行如下两种实验： 实验一：将适量K2FeO4分别溶解于pH为4.74、7.00、 11.50的水溶液中，配的FeO42—浓度为1.0m mol·L—1的 试样，分别静置800min，考查初始pH不同的水溶液对 K2FeO4某种性质的影响，结果见图1。 ①实验1的目的是 ②由图1可知，800min时，初始pH=11.50的溶液中， 高铁酸钾的最终浓度比pH=4.74的溶液中高， 主要原因是。 答案：2.○1探究高铁酸钾在不同pH溶液中的稳定性（或与水反应的速率） ○2pH=11.50溶液中OH-离子浓度大，不利于高铁酸钾与水反应正向进行 实验二：将适量K2FeO4溶解于pH=4.74的水溶液中，配制成 FeO42—浓度为1.0m mol·L—1的试样，将试样分别置于20℃、 30℃、40℃和60℃的恒温水浴中，考查不同温度对K2FeO4某 种性质的影响，结果见图2。 ③实验2可得出的结论是 答案：在溶液中温度越高，高铁酸钾越不稳定。高铁酸钾与 水反应的△H ＞0 。 3.高铁酸钾（K2FeO4）具有极强的氧化性，是一种优良的水 处理剂。其水溶液中FeO42－在水溶液中的存在形态如图所示。下列说法正确的是。A．不论溶液酸碱性如何变化，铁元素都有4种存在形态 B．向pH＝10的这种溶液中加硫酸至pH＝2，HFeO4－的分布分数逐渐增大 C．向pH＝6的这种溶液中加KOH溶液，发生反应的离子方程式为：HFeO4－＋OH－＝FeO42－＋H2O D．pH＝2的这种溶液中存在如下等式关系：2c(K+)=c(H3FeO4+)+c(H2FeO4)+c(HFeO4－) E．pH＝8的这种溶液中存在如下等式关系：c(K+)+c(H+)=c(OH－)+c(HFeO4－)+2c(FeO42－) F．H2FeO4的某些性质与H2O相似
高铁酸钾在水产养殖中的应用前景 摘要高铁酸钾是一种新型的环境友好型多功能水处理剂。介绍了高铁酸钾 的特性,综述了高铁酸钾在水质的改善及废(污)水处理中的研究与实践所取得的成果,重点讨论了高铁酸钾在水产养殖方面的应用及前景。 关键词高铁酸钾;水处理剂;水产养殖;应用前景 AbstractPotassium ferrate(Ⅵ) is an environmentally friendlly multifunction water treatment agent. The properties of potassium ferrate(Ⅵ) was introduced. The achievements of research and practice in the field of improving the quality of drinking water and waste water treatment were reviewed. The application and prospects of potassium ferrate(Ⅵ) in the aquaculture were emphatically discussed. Key wordspotassium ferrate(Ⅵ);water treatment agent;aquaculture;prospects 高铁酸钾是20世纪70年代以来开发的新型水处理剂。1841年美国学者Fremy首次合成了高铁酸钾,用于水处理中,可同时发挥氧化、吸附、絮凝、助凝、杀菌等作用。高铁酸钾的氧化能力很强,在酸性和碱性条件下的氧化还原电位分别为2.20 V和0.72 V,分解产生的中间产物氢氧化铁胶体是高效吸附絮凝剂,最终产物是铁锈,因此被誉为“环境友好型氧化剂”[1]。 高铁酸钾的制备方法主要有:次氯酸盐氧化法、电解法和高温氧化法等。次氯酸盐氧化法又称湿法氧化,此方法研究较早技术相对比较成熟,生产设备投资少,得到的产品纯度和产率都较高;但操作麻烦,工艺控制严格。电解法是目前研究较多的一种方法,操作简单方便灵活;缺点是耗电多,能耗大,副产物较多,产品纯度不高。高温氧化法即熔融法,其优点是反应物少,发反应少,最终高铁酸钾产品的纯度很高,而且反应的产率较高;但反应需在高温、密封、干燥的环境下进行,再加上反应有过氧化物参与,因而需严格控制操作条件,以免引起爆炸[2-3]。 高铁酸钾的固体为黑紫色晶体,极易溶于水,水溶液呈紫红色。高铁酸钾为 正四面体结构,Fe原子位于四面体中心,4个氧原子位于四面体的4个顶角上,而且4个氧原子等价[4]。干燥的高铁酸钾在常温下可长期稳定存在,198 ℃以上 开始分解。但含水分的高铁酸钾热稳定性明显下降,80 ℃迅速分解为 Fe(OH)3[5]。高铁酸钾中铁离子为+6价,处于铁元素的最高价态,氧化性较强, 高铁酸钾在整个pH值范围内都有很强的氧化性[6]。 1高铁酸钾在水处理中的应用 1.1去除水中有机污染物 高铁酸钾的氧化作用是去除有机污染物的首要功能。朱启安等[7]研究表明,在反应温度为36 ℃、水的pH值约为7的条件下,对2,4,6-三氯酚浓度为10 mg/L的配水采用100 mg/L的高铁酸钾氧化处理5~8 min后,对2,4,6-三氯酚含量降为0.08 mg/L;曲久辉等[8]研究了高铁酸钾对水中微量邻氯苯酚的去除效果,结果表明,邻氯苯酚的质量浓度为4 mg/L时,加入60 mg/L的高铁酸钾氧化 处理10 min,对邻氯苯酚的去除率可达99.3%。此外,高铁酸钾还可用于乙醇
高铁酸钾的制备及含量测定 摘要： 高铁酸钾是六价铁化合物，具有很强的氧化能力，优良的絮凝能力和高效的杀菌功效，无二次污染，是一种高效的绿色处理剂，具有良好的发展前景。但高铁酸钾的制备工艺复杂、稳定性差、成本较高，仍没有实现大规模生产。本文使用了湿法制备高铁酸钾，即用次氯酸盐法在冰水浴的环境中制取高铁酸钾，在制取过程中首先要除去NaCl 的干扰，其次在实验过程要注意KOH 的用量，当量过多时，产品的粘稠度会增加，不易烘干，产率偏高；在检验是否生成高铁酸钾方面，可利用化学反应检验其强氧化性来证明。 关键词： 高铁酸钾 制备 氧化性 含量测定 引言： 高铁酸钾的制备方法通常有高温氧化法、电解法和次氯酸钠法，其中以次氯酸钠法工艺较成熟；本实验拟通过次氯酸盐法制备高铁酸钾，之后再用零下18C ?的乙醇或者乙醚洗涤产品，称重计算产率，期间制得高铁酸钾之后要对它进行检测看是否有高铁酸钾。 试剂及仪器： NaClO (aq) O H NO Fe 2339)(?(s) NaOH (s) KOH (s) 乙醚（零下18C ?） 冰块 烧杯、玻璃棒、药勺、砂芯漏斗、滤瓶、铁架台、电炉、量筒、表面皿 实验部分： 1 实验原理：次氯酸盐氧化法的制备原理： 3NaClO+2Fe(NO 3)3+10NaOH====2Na 2FeO 4+3NaCl+6NaNO 3+5H 2O Na 2FeO 4+4KOH====K 2 FeO 4+2 NaOH 2 取NaClO （有效氯）5.2%）20.0ml ，加入NaOH 固体10.01g （使NaOH 接近饱 和，析出次氯酸钠中的NaCl ）。N a O H 加入过程在冰浴中完成，使体系温度不致升高，并 加入电磁子不断搅拌。加入后期置于室温，增加NaOH 的溶解度，促进NaCl 的析出。 3 称取5.15g O H NO Fe 2339)(?固体，在冰浴下分批加入上述溶液中，电磁子不断搅 拌下，固体表面依次变红、暗紫、紫黑色。不断搅拌下，溶液变灰，逐渐向暗紫色、紫红色、紫黑色转变，即有高铁酸钠生成。（大约需要40~60分钟） 4 将溶液转至离心管中，离心10分钟，留上清液（深紫红色）。沉淀物中因为含有高
高铁酸盐在工业废水中的应用 1高铁酸盐用于有机污染物的降解 高铁酸盐和被还原生成的铁的中间氧化态都有极强的氧化性。此外,高铁酸盐能够将水分子分解成具有强氧化性的原子氧,可以氧化有机污染物,并可能将有机物最终分解为二氧化碳。同时,还原产物Fe(OH)3具有混凝、吸附性能,也有助于有机污染物的去除。 高铁酸钾可将羟胺、N-甲基羟胺、N-苯胲、邻甲基羟胺分别快速氧化成氮氧化物、亚硝基甲烷、亚硝基苯、甲醇和氮气;还可将硫代硫酸盐、苯亚磺酸盐、蛋氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸、丝氨酸、二甲亚砜分别快速氧化成亚硫酸盐、苯磺酸盐和对应的砜。高铁酸钾去除有机污染物的效能主要取决于高铁酸钾与有机物的比例,过量的高铁酸钾对去除有机污染物是有利的。研究结果表明高铁酸钾与有机物的质量配比在3∶1~5∶1之间,pH<8条件下高铁酸钾降解苯、氯苯、烯丙苯、苯酚的百分率分别为18%~47%、23%~47%、85%~100%、32%~55%。高铁酸钾与有机物固定物质的量比为5∶1,pH在8~9条件下高铁酸钾与不同有机物污染物速率常数和半衰期(有机物消耗一半所需要的时间)。 2高铁酸盐用于无机污染物的氧化 高铁酸盐具有极强的氧化能力,可以将无机污染物氧化成无害的物质,同时高铁酸盐分解的产物Fe(OH)3具有良好的混凝、吸附共沉淀功能,可将有害离子沉降从体系中除去。
高铁酸钾对Cu2+、Pb2+、Cd2+、Cr3+等重金属离子具有较强的去除作用。质量浓度分别为31.9、104、56.2、27.5 mg/L的Cu2+、Pb2+、Cd2+、Cr3+的废水中,加入适量的高铁酸钾其去除率分别为98.0%、98.9%、98.6%、94.5% [15]。Y.Lee,在一定的条件下高铁酸盐去除As(Ⅲ)的效能主要取决于高铁酸钾与有机物的比例和反应时间,Fe(VI)与As(Ⅲ)的比例为3∶2时,高铁酸盐可以将As(Ⅲ)氧化成As(V),进而沉淀去除。河水的除砷实验表明用2.0 mg/L Fe(Ⅵ),可将水中砷的质量浓度由原来的517 g/L降到50 g/L。ChristopherM等[17]在微酸性环境下高铁酸盐和Fe2+联合使用,也可以将As(Ⅲ)氧化成As(V),进而沉淀去除出水中砷的质量分数低于2×10-4%。 3高铁酸盐降解水中腐殖质 腐殖质是由植物体中不易被水中生物分解的部分形成的。低浓度的高铁酸钾比硫酸铁处理腐殖酸和黄腐殖酸具有更加良好的氧化去除功效,用相同浓度的高铁酸盐和硫酸铁处理水中的腐殖质,前者的紫外吸光度明显低于后者,即高铁酸盐能优先降解水中黄腐殖酸并能通过絮凝物沉淀去除降解生成物。高铁酸盐高效去除水中黄腐殖酸正在进行中试。 4用于浊度、色度的去除和印染废水的脱色 用量在4～6 mg/L时,处理后的低浊度水无需过滤,沉淀后的余浊可满足一般水质标准对浊度的要求。据陈希天等报道,当原水浊度为120时,高铁酸钾用量为30 mg/L时,浊度的去除率可达89.0%。高铁酸钾和硫酸铝联合使用可有效提高污水浊度的去除率,减少硫酸铝的用量,
高铁酸钾在水处理方面的应用 高铁酸盐具有很强的氧化性，氧化能力优于氯和臭氧，溶于水中能有效杀灭水中的微生物和藻类，还能氧化分解各种有机、无机污染物，如酚、有机氮、硫化物、氰化物等，而且在整个净化过程中不会产生三氯甲烷、氯代酚等二次污染物[1]。研究表明，与PAC 单独投加相比，复合高铁酸盐溶液与PAC 联合投加对水体中的氨氮、COD、细菌、浊度、藻细胞等的去除效果更好，且达到同样处理效果所需药剂量少[2]。与传统水处理剂相比，高铁酸钾不仅能快速杀灭水中的细菌、病毒，而且能去除水中的部分有机物、重金属离子和藻类等污染物，其分解产物Fe（OH）3胶体，可以吸附去除水中有机及无机污染物，对重金属有特殊功效，还能起脱色除臭作用，Fe（OH）3还具有絮凝作用，且对水体无二次污染[3]。本文旨在对国内外高铁酸钾在水处理方面的应用进行总结，为水处理技术提供理论基础和技术支持。 1 高铁对微生物的去除 1．1 杀菌消毒作用 高铁酸钾具有强氧化性，加入水体后可破坏细菌的某些结构（如细胞壁、细胞膜）及细胞结构中的一些物质（如酶等），抑制和阻碍蛋白质及核酸的合成，使菌体的生长和繁殖受阻，起到杀死菌体的作用。首次发现高铁酸钾具有明显的灭菌作用是在1974 年，试验的两种细菌被完全去除[4]。少量的高铁酸钾即可达到良好的杀菌效果，研究表明，质量浓度为10 ～40 mg·L-1 的高铁酸钾在反应5 min 后对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等细菌的杀灭率即可达100%，对真菌的杀灭率也高于99．5%[5]。高铁酸钾对温和气单胞菌（Aeromonas sobria）、河弧菌（Vibrio f lurialis）、弧菌I 组淡水亚组弧菌（Vibrio group I freshwater subgroup）的抑制效果良好，施以高铁酸钾溶液作用1 h 后，对以上两种弧菌亦表现出很强的杀灭效果[6]。后来的研究证实，高铁酸钾对大肠杆菌有良好的灭活作用，其灭活效率随pH 降低而升高[7]。高铁酸钾氧化二级污水处理厂出水时也发现，接触时间和高铁酸钾浓度对灭活f 2 病毒有重要影响，影响程度随pH 而变化，灭活效率高于HClO 和ClO －[8]。带正电的微生物对高铁酸钾抵抗性强于带负电微生物，f 2 病毒对高铁酸钾的抵抗性等于或略低于大肠杆菌E．coli 细菌的抵抗性[9]。 高铁酸钾与其它消毒剂相比，具有无毒副作用功效。自使用氯消毒后消毒副产物的出现以及由此引起的对于人体的潜在危害被越来越多的研究者发现[10]，正努力使用其它工消毒工艺去除天然或合成的有机物从而降低消毒副产物的生成量、或消毒工艺后对消毒副产物加以去除、或者考虑其它的消毒剂（如溴，碘，二氧化氯和臭氧）来代替氯气进行消毒，但是研究结果发现，这些消毒剂也会产生一系列对人体和水生生物有一定毒害的副产物。基于上述原因，可以考虑使用高铁酸钾来替代氯作为水处理的消毒剂，Ames 试验检验致突变物质的初步研究表明，高铁酸钾处理水并没有产生致突变物质，但是仍需要对高铁酸钾处理不同水质时的情况进行深入研究[11-12]。 1．2 去除水中藻类
可能用到的相对原子质量：H-1 C-12 O-16 Ca-40 Ti-48 Cu-64 Ag-l08 第I卷 一、选择题：本题包括21小题，每小题2分，共42分。每小题只有一个选项符合题意。 1.下列生活用品的主要成分属于有机高分子化合物的是 A.大豆油 B.味精 C.紫砂壶 D.面巾纸 2.化学与生产、生活密切相关，下列与化学有关的说法错误的是 A.草木灰与Ca(H2PO4)2混合施用可增强肥效 B.水下钢柱粧壤锌块防腐的方法为牺牲阳极的阴极保护法 C.区分羊绒织品和棉麻织品可用灼烧纺线的方法 D.治理雾霾的根本方法是从源头上控制形成雾霾的污染物 3.下列关于物质用途的说法正确的是 A.磁性氧化铁可用于制备颜料和油漆 B.小苏打既可用于制发酵粉又可用于制泡沫灭火器 C.铝热剂可作为耐火材料 D.铜罐可用于储运浓硝酸 4.下列说法的是 A.石灰石既是制玻璃的原料又是制水泥的原料 B.“大漠孤烟直”描述的是物质升华的过程 C.高锰酸钾和浓盐酸不能保存在同一药品橱中 D.可用盐酸酸化的BaCl2溶液检验露置的Na2SO3已变质 5.洗涤仪器时，下列所选试剂合理的是 A.用稀盐酸洗涤粘有二氧化锰的烧杯 B.用稀硫酸洗涤做过银镜反应的试管 C.用水洗涤久置漂白粉的试剂瓶 D.用CS2洗涤粘有硫单质的圆底烧瓶 6.环境和资源是人类面临的两大课题，下列说法正确的是 A.燃煤中加入生石灰既可减少酸雨的产生，又可减少温室气体的排放 B.石油分馏所得的汽油、煤油等产品均属于化合物
C.海水淡化后所得的盐卤可提取溴、镁等多种重要元素 D.沼气的主要成分为CH4，属于不可再生资源 7.下列事实所对应的离子方程式正确的是 8.设N A为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A.50 g 46%的乙醇水溶液中含有的氢原子总数为6N A B. 1 mol H2与足量O2反应生成的H2O中含有的共价键总数为N A C.0.1molSO2溶于水，溶液中SO32-、HSO3-、H2SO3的总数为0.1N A D.用铂电极电解100 mL 1 mol ? L-1的CuSO4溶液足够长时间，转移的电子数一定为0.2N A 9.下列关于有机物a()、b()、c()的说法正确的是 A.a、b的一氯代物均只有三种 B.a、c互为同系物 C.b的所有原子不可能在同一平面上 D.a、b、c均能与溴水反应 10.下列有关实验的说法正确的是 A.洗净的量筒放在烘箱中烘干，可以缩短干燥的时间 B.用棕色的碱式滴定管准确量取10.00 mL碘水，可以避免HIO光照分解 C.将硝酸铵晶体溶于水，测得水温降低，说明硝酸铵水解吸热 D.区分NaHSO4溶液和Na2CO3溶液，可以不用任何其他试剂 11.示踪原子法是研究化学反应的重要方法之一，下列化学方程式正确的是
实验电解法制备过二硫酸钾 一、实验目的 1．了解电解合成过二硫酸钾的基本原理、特点以及影响电流效率的主要因素。 2．熟悉电解仪器、装置和使用方法，练习碘量法分析测定化合物的方法。 3．掌握阳极氧化制备含氧酸盐的方法和技能。 二、实验原理 过二硫酸钾是一种白色、无味晶体，密度2.477，约100℃分解，溶于水，不溶于乙醇，有强氧化性。用于制作漂白剂、氧化剂，也可用作聚合引发剂。 S2O82-离子是已知最强的氧化剂之一，它可以把很多元素氧化为它们的最高氧化态，例如，Cr3+可被氧化为Cr2O72-。 S2O82- + 2H++ 2e → 2HSO4- E0 = 2.05V S2O82- + 2Cr3+ + 7H2O → 6SO42- + Cr2O72- +14H+ 本实验采用电解KHSO4水溶液的方法制备K2S2O8。 在电解液中主要含有K+、H+和HSO4- 离子，电流通过溶液后，发生电极反应，其中： 阳极反应：2HSO4-→ S2O82- + 2H+ + 2e 阴极反应：2H++ 2e → H2 在阳极除了以上的反应外，H2O被氧化为O2的反应也很明显：2H2O = O2 + 4H+ + 4e；E0 =1.23V。从标准电极电位看，H2O的氧化反应的发生优先于HSO4-的氧化反应。但实际上从水里放出O2需要的电位比1.23V更大，这是由于水的氧化是一个很慢的过程，这个动力学上的慢过程，需要外加电压（超电压）才能进行，而且这个慢反应的速度受发生这个氧化反应的电极材料的影响极大。在1mol·L-1KOH溶液中，氧在不同阳极材料上的超电压大致如下： 阳极材料Ni Cu Ag Pt 超电压/V 0.87 0.84 1.14 1.38 如果水放出氧的副反应没有超电压，物质在水中的氧化反应便不能实现，正是由于氧的超电压使物质在水中的氧化反应可以进行。因为氧在Pt上的高的超电压，选择Pt作为阳极材料，能使O2的生成限制在最小程度，并使K2S2O8最大限度地生成。其次，调整电解的条件以增加氧的超电压是有利的，因为超电压随电流密度增加而增大，所以采用较高的电流。此外，假如电解在低温下进行，因为反应速度减慢，水被氧化这个过程的速度也会变小，所以低温对K2S2O8的形成有利。最后，提高HSO4-的浓度，能使K2S2O8的产率变大。由于这些原因，HSO4-的
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隔离式电解槽电解制备高铁酸钠研究 作者：胡喆， 朱承驻， 彭书传， 岳正波， 崔康平， HU Zhe， ZHU Cheng-zhu， PENG Shu-chuan， YUE Zheng-bo， CUI Kang-ping 作者单位：合肥工业大学 资源与环境工程学院,合肥,230009 刊名： 工业用水与废水 英文刊名：Industrial Water & Wastewater 年，卷(期)：2012,43(3) 参考文献(16条) 1.Hives J;Benova M;Bouzek K The cyclic volt ammetric study of ferrate(Ⅵ) formation in a molten Na/K hydroxide mixture[外文期刊] 2008(02) 2.高艳娇;高晓红;程秀梅高铁酸钾的制备及其对低温低浊水的处理[期刊论文]-工业用水与废水 2005(05) 3.许秀清;单治国;朱承驻高铁酸盐制备及氧化降解硝基苯水溶液的研究[期刊论文]-合肥工业大学学报(自然科学版) 2008(04) 4.周军高铁酸盐现场制备新工艺及应用研究[学位论文] 2000 5.赵景涛;马红超高铁酸盐稳定性研究进展[期刊论文]-化学通报(印刷版) 2011(04) 6.何伟春;赵红雨;左宏森铁阳极钝化对高铁酸盐电化合成工艺的影响[期刊论文]-无机盐工业 2008(03) 7.Song Hua;Li Zhengguang;Wang Baohui A novel procedure for acid-catalysed K2FeO4 oxidation of benzyl alcohol in organic phase 2011(03) 8.郑怀礼;邓琳莉;吉方英高铁酸钾制备新方法与光谱表征[期刊论文]-光谱学与光谱分析 2010(10) 9.陈颖;吴红军;孔凡贵高铁酸钾处理含聚合物油田污水的研究[期刊论文]-工业用水与废水 2004(02) 10.Osathaphan K;Tiyanont P;Yngard R A Removal of Cyanide in Ni(Ⅱ)-Cyanide,Ni (Ⅱ)-Cyanide-EDTA,and Electroplating Rinse Wastewater by Ferrate (Ⅵ) 2011(1-4) 11.Seung-Mok L;Diwakar T Application of ferrate (Ⅵ) in the treatment of industrial wastes containing metal complexed cyanides:A green treatment[外文期刊] 2009(10) 12.Francois Lapicque;Gérard Valentin Direct electrochemical preparation of solid potassium ferrate [外文期刊] 2002(10) 13.单治国;许秀清;汪家权电化学制备高铁酸盐及其氧化降解对硝基苯酚的研究[期刊论文]-水处理技术 2009(09) 14.He Weichun;Wang Jianming;Yang Changchun The rapid electrochemical preparation of dissolved ferrate (Ⅵ):Effects of various operating parameters[外文期刊] 2006(10) 15.He Weichun;Wang Jianming;Shao Haibo Novel KOH electrolyte for one-step electrochemical synthesis of high purity solid K2FeO4:Comparison with NaOH 2005(06) 16.魏文英;李军高铁酸钾的制备与应用研究 2011(03) 本文链接：https://www.doczj.com/doc/5915148391.html,/Periodical_gyysyfs201203014.aspx