高铁酸钾(英文名称: 钾 铁酸盐 )是一种化合物, 分子式 为K 2 FeO 4, 相对分子质量为198.039。 其外观为暗紫色有光泽粉末,分解温度高于80℃;易溶于水,形成深紫色溶液;不溶于 乙醚 、醇和 三氯甲烷 等有机 溶剂 ;其氧化性比 高锰酸钾 强;无毒、无刺激。 溶液的碱性随分解而增大,在强碱性溶液中相当稳定,比高镐酸钾具有更强的氧化性。
高铁酸钾主要用于 饮用水 处理,是一种新型非氯高效水处理剂;还可用于工业 废水 与城市生活污水的处理。去除水中部分有机污染物、重金属离子和脱色除臭;处理含酚及 氰化物 镀镉废水;控制冷凝循环水生物粘垢的生成。
此外,它还可用作 磺酸 、 亚硝酸盐 、 硫酸亚铁 化物和其他 无机化合物 的 氧化剂 ;用于纸张表面施胶;制氧化淀粉用于精整;炼锌时除锰、锑和 ;用于香烟过滤咀等。
性状
高铁酸钾纯品为暗紫色有光泽粉末。高铁酸钾结晶为正交晶系,晶格常数 a = 76.9 pm,b = 103.3 pm,c=58.6 pm,空间群 Pnam,与硫酸钾和铬酸钾同晶型。198℃以下干燥空气中稳定。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 氧化铁 (即氧化铁)。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。比 高锰酸钾 具有更强的氧化性。
【质量标准】
指标名称指标
高铁酸钾( )/% ≥98.58
氯化物 (NaCl)/%≤0.46
重金属(Pb)/%≤0.001
砷(As)/%≤0.0001
水不溶物/%≤0.2
干燥 失重 (150℃)/%≤1.0
用途
1、高铁酸钾已成为新型的绿色环保 水处理 材料
高铁酸钾是含有 的一种化合物,其中心 原子 Fe以六价存在,在酸性条件下和碱性条件下的标准 电极 电势 分别为 / =2.20V, / =0.72V,因此,无论在酸性条件,还是碱性条件下 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。因此,高铁酸盐是倍受关注的一类新型、高效、无毒的多功能 水处理 剂。在 饮用水 的处理过程中,集氧化、 吸附 、 絮凝 、沉淀、灭菌、消毒、脱色、除臭等八大特点为一体的综合性能,是其他水处理剂不可比拟的。PH在6-6.5时,每升水加 6mg-10mg,常温下30分钟即可杀灭水体中致病菌、 大肠杆菌 、 肠道沙门氏菌 及病毒去除率为99.5%-99.95%以上,无异味适口性好,达安全饮用标准。为此本产品在水处理系列产品中显示出超强的优势。
2、高铁酸钾用于工业 废水 与城市生活污水的处理
对于废水中的BOD、COD、铅、镉、硫等具有良好的去除作用,10mg—20mg/L的 高铁酸 钾氧化96%的BOD,去除86%的 氨氮 和75%的磷,PH5.5时,原水 浊度 为28度(沉后余浊)条件下,30mg/L的高铁酸钾,可将水中 三氯乙烯 去除85.6%, 的去除率达100%,高铁酸钾良好的 絮凝 作用,表现在水中与污染物作用的过程中,经过一系列反应,由六价降至三价,带有不同电荷的中间态如:Fe(Ⅴ)/Fe(Ⅵ)等,并逐步被还原成具有絮凝作用的Fe(Ⅲ)。在印染、 制革 、印刷、 造纸 、制药、石油工业、石化工业等均具有较好应用潜力。该产品在水体净化中的独特效果是同时发挥氧化、 吸附 、絮凝、沉淀、灭菌、消毒、脱色、除臭的协同作用,并不产生任何有毒、有害的物质。用多功能的复合药剂强化与拓宽现行常规 给水处理 工艺的净水效能,可以不改变现有工艺流程,不增加大的附属设施,适合中国国情的饮用水消毒技术,具有广阔的研究开发前景,并可能成为消毒技术研究的一个主要方向。
3、高铁酸钾用于鱼塘水产养殖类 水处理
可增加水体的溶氧量对水体中 氨氮 、 亚硝酸盐 、 藻类 类具有良好的去除效果,用于清除水中 富里酸 、悬浮物,淡水中富营养现象。水体灭菌、消毒、净化效果独特。
4. 高铁酸钾用于海洋防污治理
有关资料报导, 在海洋环境净化方面的应用,以 和 过氧化物 混合使用,作为无毒无害化的海洋防污剂,当他们的质量分别在2×10-8和3×10-7时,几乎显示出100%的防污效果,其良好的协同功能大大优于单独使用的效果,可用于近海养殖场及近海环境的净化。
5、高铁酸钾用于游泳池水的再生使用
由于 对水体净化的优越性能,可将其应用到游泳池水的循环再生使用,它不仅消毒杀菌,去除人体带入的污物和悬浮固体,并对人体无任何伤害与刺激,安全无异味,投加方便,因此以它取代 氯气 用于游泳池水的消毒净化再生使用,是非常合适的。
6. 高铁酸钾用于放射性 废水 的治理和用于去除砷、 氰化物
在处理放射性废水时有优良的性能,以高铁酸钾处理含 、 废水,在PH值为11.5—12时,可将总α 射线 从3.0×106Pci/L降至3.0×103Pci/L以下(1Pci=1012ci) .在美国能源部对放射性废水的治理中,用 以二步处理过程将总α射线从37000Pci/L降到40 Pci/L。实际应用证明,高铁酸钾的性能优于目前流行的放射性 废水 的治理方法,处理水浓度大大低于排放标准。
高铁酸钾和其他除砷原料相比,具有简便、效果好、产生污泥量少,无二次污染等优点,对于高砷 饮用水 ,只要高铁酸钾投量与原水砷浓度达到15:1以上,处理后的水样中砷残留量都可以达到国家饮用水卫生标准<0.01mg/L的要求。
对 氰化物 有很好的去除效果。当 水溶液 中的 质量浓度 为10mg/L时,用 75mg/L和167mg/L进行除CN处理,在PH为11.2接触10mg可去除大部分的 ,其残余浓度为0.082mg/L —0.062mg/L去除率可达到99.18%—99.38%以上。显示使用本产品在含氰 废水 治理中具有良好的应用效果。
7、高铁酸钾应用的广泛性
在 水处理 中由于功能独特,其应用研究继续深入。而潜在的用途包括在 化学工业 中利用其强氧化性能,能够氧化 磺酸 、 亚硝酸盐 、 硫酸亚铁 氰化物 和其他 无机化合物 ,造氧化淀粉用于纸张表面施胶及纺织品的精整。 冶炼 锌时用于除锰、锑和砷。在 烟草工业 中用于过滤嘴的制造(可氧化 尼古丁 变为香韵之味)。
在 电子 与国防工业中潜在的应用不断扩展,如:高铁酸钾“ 纳米电池 ”是储能密度大、体积小、重量轻、寿命长、高电压、高容量的新型无污染化学电源。功率及放电电流是普通电池的3——10倍。据有关资料记载的报导,可用其制成高效消毒净化剂,使军队在作战条件下 饮用水 消毒灭菌,处理一些放射性 核污染 的水,使其放射微粒可通过高铁酸钾的高效 絮凝 作用而除去,水质达到饮用级。实验发现,它具有除 有机化合物 ,强化去除水中 藻类 ,强化助凝控制剩余铝以及去除水中重金属等多种功能。
制备或来源
可由 氯气 与 氢氧化钠 反应生成饱和 次氯酸钠 浓 碱液 ,再用 硝酸铁 氧化,经 氢氧化钾 溶解而得。也可 电解 三氯化铁 和氢氧化钠溶液后,再与氢氧化钾反应制得。
由于目前制备工艺还不成熟,至今高铁酸钾在市场上比较少,在实验室制备的流程如下:
湿法
⒈准备一个研钵
⒉加入 次氯酸钠溶液
⒊加入固体NaOH直至不再溶解,冷却
⒋加入适量三氯化铁或硝酸铁固体,用力研磨至紫红色
⒌用 砂芯漏斗 抽滤
⒍加入适量饱和KOH溶液
⒎抽滤
电解法
电解液 采用14M到16M的 氢氧化钠 , 阳极 采用 比表面积 较大的铁丝网 电极 , 阴极 采用 石墨电极 ,电源采用 直流稳压电源 ,槽电压3~7V,表观 电流密度 ,电解槽采用有 聚氯乙稀 隔膜的电解槽,电解8h左右,阳极室即可 得高 铁酸钠 溶液,.
本法操作简便,成功率高,易于实验室制备,缺点是纯度低,产品中含有 氢氧化铁 等副产物。
化学氧化法
将 氯气 通入氢氧化钠溶液生成饱和 次氯酸钠 浓碱溶液,缓慢加入 硝酸铁 氧化反应生成 高铁酸钠 ,用 氢氧化钾 转化成高铁酸钾,抽滤得粗品,再用氢氧化钾溶解, 重结晶 ,用苯和95% 乙醇 进行脱碱、 乙醚 洗涤,干燥制得高铁酸钾产品,可立即使用或储存于隔绝空气的容器中。反应方程式为: