飲用水處理劑--高鐵酸鉀
飲用水質量的好壞直接關系到人的健康問題隨著人們保健意識的不斷增強，對飲用水處理劑提出了更高要求。原來普遍使用的液氯及漂白粉等含氯消毒劑消毒飲水時會產生氯仿、溴仿等有機致癌物，特別是對污染較重的塘水消毒時。會產生大量的三鹵甲烷。因此，選擇一種消毒效果好，產生三鹵甲烷(THMs)少的消毒劑來代替目前的飲用水消毒劑，對保證人們的健康具有十分重要的意義。
高鐵酸鉀是20世紀70年代以來開發的一種繼臭氧、過氧化氫、二氧化氯之后的又一種新型水消毒劑，主要用于飲用水的消毒處理，它能快速殺滅水中的細菌和病毒，且不會生成三氯甲烷、氯代酚等衍生物消毒后的水無臭、無味、口感好。有望成為新一代飲用水處理劑。
1高鐵酸鉀的性質及制備
1．1高鐵酸鉀的性質
純高鐵酸鉀是一種暗紫色、有金屬光澤的粉末狀晶體。其化學分子式為K2FeO4。熔點198~C。熱穩定性稍差。超過601E開始分解。溶液的pH對其穩定性的影響很大，當pH值為10-11時非常穩定：當pH值為8～l0時。穩定性有所下降；而當pH<7．5時。穩定性明顯下降；其溶液在微酸性(pH值為4-5)條件下很快分解。放出氧氣。并析出具有高度吸附活性的絮狀Fe(OH)。干燥或溶于強堿溶液的高鐵酸鉀在室溫下都很穩定。高鐵酸鉀氧化還原電位在酸性條件下為2．20V，堿性條件下為0．72V，是一種比高錳酸鉀更強的氧化劑。
1．2高鐵酸鉀的制備
目前，國內外報道的高鐵酸鉀制備方法主要有3種：次氯酸鹽氧化法、電解氧化法和過氧化物高溫氧化法。
1．2．1次氯酸鹽氧化法(2-3)·
制備原理：以鐵鹽和次氯酸鹽(如NaCIO、KCIO)或氯氣為原料，在堿性溶液中反應制備高鐵酸鉀。其反應式如下：
使用的鐵鹽通常為硝酸鐵Fe(NO3)3·9H2O或三氯化鐵FeCI3。
次氯酸鹽氧化法的生產工藝成熟，設備投資少。操作簡便。但對設備腐蝕性強，環境污染嚴重，適合小規模企業生產。
1．2．2電解氧化法(4-6)
制備原理：在鐵制陽極發生氧化反應。將鐵或Fe3+氧化成FeO]42-。再在陽極液中加入KOH。使高鐵酸鉀沉淀出來。
電解氧化法操作簡單，原材料消耗少。但對裝置要求高，副產物多。電力消耗大。
1．2.3過氧化物氧化法(7)
采用堿金屬的過氧化物氧化鐵鹽或鐵的氧化物制備高鐵酸鉀。是一個很有發展前途的工藝方案。
該方法反應物少，副反應少，可制得純度很高的高鐵酸鹽。但反應需要高溫，且干燥的反應環境不易控制。
2高鐵酸鉀水處理劑特點
高鐵酸鉀在水的消毒、脫色、除臭等方面具有重要的作用。殺菌機理是通過其強烈的氧化作用，破壞了細菌的某些結構(如細胞壁、細胞膜)以及細胞結構中的一些物質(如酶等)，抑制和阻礙了蛋白質及核酸的合成，使菌體的生長和繁殖受阻，起到殺死菌體的作用(8)。凈化機理主要是由于高鐵離子在其被還原生成Fe3+過程中，經歷了一系列由六價到三價帶有不同電荷的中間狀態，因而表現出獨特的處理效果(9)與常規的含氯消毒劑比較，高鐵酸鉀作為新型飲用水處理劑，具有以下優點。
2.l殺菌效果好、用量少、作用快
高鐵酸鉀是一種比高錳酸鉀、臭氧、氯氣氧化能力更強的氧化劑，在水溶液中較低濃度時能快速殺滅大腸桿菌，殺菌力強、速度快。據報道(10)，當水中的細菌總數在l×105～3×l05cfu/ml以下，殺滅率高于99，5％，可達國內外飲用水標準。對細菌含量小于2×l05cfu/ml的長江水，用6mg/L的高鐵酸鉀消毒作用30min，即可達到飲用水衛生標準。
2．2多功能性
高鐵酸鉀可氧化NH+2；、S2062-\SCN-等無機物及醇、酸、胺、羥酮、氫醌、苯胺等有機化合物，起到很好的脫色除臭作用。其水解產物Fe(OH)膠體具有良好的絮凝、吸附等作用，不但可以去除水中細微懸浮物，尤其對納米級懸液顆粒物更具有高效絮凝的意義。高鐵酸鉀對水中的微量重金屬和難降解有機物的去除具有特殊功效。據報道”，在pH為7．6條件下，20～l00mg/L的高鐵酸鉀可使水中Pb(Ⅱ)濃度由4．8mg/L降至小于0．1mg/L；50mg/L的高鐵酸鉀可使Hg(Ⅱ)由2．4mg/L降至小于0，02mg/L。
2．3安全性好
高鐵酸鉀是一種更安全的水處理劑。Ames實驗證明，在用高鐵酸鹽處理水的過程中，不會引入或導致任何有毒有害物質，在飲用水源和廢水處理過程中，本身不產生任何致癌、致畸物質，具有高度的安全性。因此，高鐵酸鉀是一個對人類和生物安全、對環境無二次污染的理想水處理劑。
2．4使用方便、應用廣泛
消毒時，將天然水用河砂過濾或明礬澄清后，即可加入適量高鐵酸鉀粉末進行消毒。根據水源不同，使用不同的加藥量，一般為5～6mg/L(13)，則可達到衛生標準(GB5750-85)。在野外臨時解決常溫生活用水消毒問題時，加入適量高鐵酸鉀粉末，半小時后即可飲用。特別適用于野外作業，如野營．地質礦產、旅游等特殊情況下飲用水的潔治、消毒問題。
高鐵酸鉀不僅可用于飲用水的消毒處理，而且可廣泛地應用于各類工業污水、生活污水的治理、循環冷卻水控制生物粘垢的生成以及低溫低濁水的澄清消毒，也可用于游泳池水的殺菌消毒。
3開發前景
高鐵酸鉀是一種集消毒、氧化、絮凝、吸附及助凝為一體的、毒副作用很小的、高效水處理化學藥劑。它不僅可以快速殺滅水中的細菌，而且可氧化去除水中的部分有機污染物，其水解產物Fe(OH)具有良好的絮凝作用，同時實現澄清和消毒殺菌兩個目的，有可能成為含氯消毒劑的替代品。但高鐵酸鉀難于制備，極不穩定，且不易工業化生產，為了解決這一難題，我國的水處理工作者經過研究，在生產方面取得進展。
3．1以高鐵酸鉀為核心的多功能高效穩定復合藥劑的研制
通過一定方式顯著地提高了高鐵酸鉀的穩定性，使之易于進行生產制備，從而使高鐵酸鉀的實際應用成為可能。
3．2現場制備，并集制備、投加為一體的集成系統的研制
利用電解法在使用現場制備含有一定量高鐵形態的復合藥劑，使其穩定性在一定程度上得到提高，同時根據高鐵制品的穩定性要求邊制備邊投加，形成制備、投加和控制為一體的集成系統，這是高鐵酸鉀成功用于水處理的可行方法。
3．3利用控制釋放技術
制備以高鐵酸鉀為活性制劑的新型控釋飲用水消毒劑，選擇高鐵酸鉀為活性制劑，以聚乳酸等可降解性生物高分子或其它廉價、無毒、性能優良的不可降解的高分子為載體，制成一種對環境無害，能勻速釋放的新型控釋飲用水消毒劑，解決消毒劑的持久性、安全性、方便性、高效性、多功能性和貯存運輸的問題。
參考文獻
(1)廖蔚峰，楊艷萍．高鐵酸鉀在污水處理中的應用【J】-湖北化工。1999；5：23．
(2)WaiteT，SchinkT．Preparationofpotassiumferrate(VI)【P】．FRpatent，No．2654092，1991，
(3)MurmannRK．RobinsonPR．Preparationofpotassiumferrate(VI)【P】．wopatent，No．06924，1992．
(4)TamayoEM．Preparationofpotassiumferrate(VI)【P】．USpatent，No．4435256．1984．
(5)TamayoEM．Preparationofpotassiumferrate(VI)【P】．USpatent．No．4435257，1984．
(6)TamayoEM．Preparationofpotassiumferrate(VI)【P】_USpatent，No．4451338，1984．
(7)KopelevNS．PerfilievYD．KiselevYM．Moessbauerstudyofsadiumferrates(IV)and(VI)【J】_JRadioanalNuclChem，1992：162(2)：235．
(8)陸柱．油田水處理技術【M】北京：石油工業出版社1990；224～225．
(9)馬軍，劉偉，劉惠，等．高鐵酸鹽復合藥劑除污染效能研究[J]．給水排水，1998；24(2)：21．
(10)周厚安．多效水處理劑高鐵酸鉀的制備及應用[J]_石油與天然氣化工，1996；25(2)：87．
(11)馬軍，劉偉，劉惠，等．高鐵酸鹽復合藥劑除污染效能研究【J】．給水排水，1998；24(2)：23．
(12)LucaDSJ，ChaoAC．Amestestofferratetreatedwater【J】．J．Environ．Engrg．1983：109：ll59．
(13)覃長森，劉玉蓮．非氯型消毒劑高鐵酸鉀的合成【J】．精細化工，1997；5：1．
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”
