新型净水剂高铁酸钾简谈ppt课件.ppt

新型净水剂高铁酸钾 1 净水剂的发展 随着全球工业化高度发展 全世界对水的需求量也越来越大 从而导致对水体的污染也越来越严重 水污染已经严重影响了人们的健康和生活 水污染治理已成为世界环境治理尤为关注的问题之一 人们迫切需要一些新型高效的水处理剂以满足在饮用水处理中的应用 在过去的近一个世纪中 氯系消毒剂是水处理中主流产品 同时铝系净水剂在净化絮凝工艺中起主导 然而近年来的研究发现 氯系消毒剂在使用过程会与水中微量有机物反应 生成具有 三致 效应 致畸 致癌 致突变作用 的多种有害物质 而长期使用铝系净水剂则可能导致老年性痴呆症等疾病 高铁酸盐作为一种有开发前途的多功能绿色高效水处理剂 已逐渐受到环保工作者的重视 并且也开始走向市场化 HClO ClO2 聚合硫酸铝 聚合氯化铝 2 净水剂的发展 高铁酸钾是一种非氯型高效饮水消毒剂和水处理剂 国内外均做过较多的报道 例如 高铁酸钾用作饮水消毒剂时 具有杀菌力强 快速 且不产生三氯甲烷等有害成分的特点 以其独特的环境友好特性受到人们越来越多的重视 其应用前景十分诱人 另外 其适用的pH范围比含氯药剂宽 处理后的水无臭无味 口感好 而且成本低于其他净水剂 3 高铁酸钾 分子式 K2FeO4 4 高铁酸钾的性质 高铁酸钾是铁的六价化合物 是一种深紫色有光泽的晶体粉末 其水溶液呈紫红色 干燥的高铁酸钾在常温下可以在空气中长期稳定存在 198 以上开始分解 但含水的高铁酸钾热稳定性明显下降 80 时迅速分解为Fe OH 3 物理性质 5 化学性质 稳定性 不稳定 活泼 高铁酸钾溶于水后产生氧气和氢氧化铁沉淀4K2FeO4 10H20 4Fe OH 3 8KOH 30O2氧化性 高铁酸钾不溶于通常的有机溶剂 如醚 氯仿 苯和其他一些有机溶剂 也不溶于含水量小于20 的乙醇 当含水量超过这个限度 它可迅速地将乙醇氧化成相应的醛和酮 高铁酸钾具有极强的氧化性 在酸性和碱性水溶液中的电极反应如下 酸性介质 FeO42 8H 3e Fe3 4H2O碱性介质 FeO42 4H2O 3e Fe OH 3 5OH 6 过氧化物氧化法制备 干式氧化法 将碱金属的过氧化物与铁盐或铁的氧化物按一定比例在一定条件下混匀 高温使发生反应生成高铁酸钾反应式 2FeSO4 6Na202 2Na2FeO4 2Na2O 2Na2SO4 O2Na2FeO4 2KOH K2FeO4 2NaOH 7 FeSO4 Na202在氮气流中加热至700 时 反应lh能够得到Na2FeO4粉末将粉末用5mol L的氢氧化钠溶液溶解 然后经离心 过滤 即可得到高铁酸钠溶液此时在低温环境下 加入氢氧化钾直至饱和 当有高铁酸钾结晶析出 过滤后再经苯洗一醇洗一醚洗 真空干燥即得成品 8 熔融法反应物少 副反应少 最终产品高铁酸钾的纯度很高 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 有一定的危险性 因而须严格控制操作条件 以免引起爆炸 该法工业化生产较难实现 9 次氯酸盐氧化法 实验原理 3NaClO 2Fe NO3 3 10NaOH 2Na2FeO4 3NaCl 6NaNO3 5H2ONa2FeO4 4KOH K2FeO4 2NaOH其生产机理为 在强碱性溶液中加人次氯酸钠和硝酸铁 次氯酸钠将Fe3 氧化成FeO42 生成高铁酸钠 然后加入氢氧化钾置换 由于高铁酸钾的溶解度小于高铁酸钠 故在低温下可析出高铁酸钾晶体 10 NaClO溶液中依次加人NaOH Fe NO3 3 9H2O 温度控制在20 用磁力搅拌器搅拌 溶液呈深紫红色 即生成Na2FeO4 往上述反应液中加人固体NaOH至饱和 保持水温20 继续搅拌 将反应液放料 离心 用真空泵抽滤 取滤液 即为较纯净的Na2FeO4溶液 11 将饱和KOH溶液加入到上述溶液中 保持溶液2O 并不停搅拌 可见烧杯壁有黑色沉淀物生成 抽滤 滤渣为K2FeO4 滤液为Na2FeO4溶液 可循环使用 后处理 重结晶 有机物洗涤纯化 真空干燥滤渣用3mol LKOH溶液溶解 再加入饱和KOH溶液中 冰水冷却下K2FeO4又析出 抽滤 滤渣为K2FeO4 将滤渣先用苯洗涤去除水分 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 立即对其真空干燥 使水分 有机物挥发 保证K2FeO4的稳定性 12 湿式氧化法的优点是产物纯度 产率都较高 所需成本少 但是在提纯时需进行多次固液分离 操作复杂繁琐 并且在提纯时高铁酸钾的损失较大 次氯酸盐氧化法制备高铁酸钾已经发展的比较成熟 其工艺流程清晰 反应条件易控制 容易实现工业化 目前国内已经有生产厂家通过此法生产出稳定的高铁酸钾成品 13 电解法制备 电化学制备高铁酸盐的电解原理如下 总反应式 电化学制备高铁酸盐的电解原理如下 总反应式 14 电化学法制备高铁酸钾的原理是 在铁制阳极发生氧化反应 将Fe2 或Fe 氧化成FeO2 再在阳极液中加入KOH 使高铁酸钾沉淀出来 工业上使用隔膜型电解槽 将阳极 阴极完全隔开 所用隔膜材料 不能使气体透过 并且是离子选择性渗透膜 15 阴极 铂片或碳棒 阳极 铁 恒温池 电解槽 搅拌器 电源 直流稳压稳流电源 KOH电解液 实验室简易装置 16 电解法的主要优点是