水处理剂高铁酸钾的定量分析及水中含量的测定

水处理剂高铁酸钾的定量分析及水中含量的测定

魏孔武

□魏孔武

摘要：针对高铁酸钾制备条件严苛、稳定性差的特点，论文初步研究了碱度、高铁酸钾母液中K2SO4、FeCl3等杂质及外加掺杂离子对高铁酸钾溶液稳定性的影响。碱度越高，高铁酸钾溶液的稳定性越强；K2SO4可使高铁酸钾溶液的稳定性略有降低，而三价铁盐的存在能促进高铁酸钾溶液的快速分解。

关键词：高铁酸钾水处理剂

随着社会经济的发展、城市规模的扩大和人口的不断增长，人类对水的需求日益加大。一方面，人类将大量工业废水、生活污水等未经处理直接排入水体，水污染现象严重;另一方面，人们对水质的要求也越来越高。因此，改善水质和治理污水势在必行。水处理剂是工业给水、生活饮用水和工业废水处理过程中所必须使用的化学药剂，新型高效多功能绿色水处理剂的开发和应用具有重要的社会意义、经济意义和环境意义。高铁酸钾是一种安全性很高的水处理剂，用于饮用水消毒、污水处理都不会产生有害的金属离子和有害的衍生物。高铁酸钾在整个pH值范围内均具强氧化性，可有效去除水中难降解有机污染物及氰化物、硫化物，且无重金属污染，其分解产生新生态Fe3+具良好的絮凝助凝作用。此外，高铁酸钾能有效去除生物淤泥中的硫化氢、甲硫醇、氨等恶臭物质。高铁酸钾集氧化、杀菌、吸附、絮凝、助凝、脱色、除臭等功能于一体，在水处理方面显示出良好的应用前景。

一、高铁酸钾的结构与性质高铁酸钾的结构式为

2-具有正四面体结构，是构成高铁酸钾晶胞的基本结构单元。每个晶胞中含有4个K2FeO4分子。高铁酸钾属正交晶系，与K2SO4、K2CrO4和K2MnO4异质同晶。纯高铁酸钾是具有黑紫色光泽的微细结晶粉末，含杂质(如KCl、KOH)的高铁酸钾呈灰黑色。干燥的高铁酸钾在198℃以下是稳定的，受热分解为氧化铁、金属氧化物和氧。高铁酸钾极溶于水，形成类似于高锰酸钾溶液紫红色的溶液。此溶液极不稳定，数分钟后明显分解，变为棕黄色浑浊溶液，这是因为高铁酸钾有很高的标准电极电势的缘故:

所以，含水分的高铁酸钾产品容易失效，其水溶液也不稳定。但溶液的pH大小对K2FeO4的分解有影响，pH=11.5～13.5时，FeO42-比较稳定，几乎不分解。pH越低，FeO42-分解越快。

研究表明，Fe、Ni、Co、Hg、V、Cr、Pb及铂系金属的高价离子和还原性的杂质，将促进高铁酸钾的分解。而I-、PO43-、SiO32-、Cu2+离子有助于高铁酸钾的稳定。另外发现，在较低温度下，用H2O2除去还原性杂质后的水配制K2FeO4溶液保存时间更长。

二、高铁酸钾的作用与效果

研究表明，高铁酸钾作水处理剂时，适宜pH为7.0～8.5，高铁酸钾分解快，产生原子态的氧，具有强的杀菌、灭藻能力。高铁酸钾分解后生成的Fe(OH)3对各种阴阳离子有吸附作用，对杂质有絮凝作用。据报道:水样细菌总数为21600个/mL时，加入K2FeO4(6.5～7.5)mg/L，消毒20min，细菌总数降为(11～17)个/mL，大肠杆菌由23800个降为3个。水样藻类总数为2.4×107个/L，投加K2FeO41.2mg/L，与PAC联用，藻类总数降为5.2×105个/L，达到饮用水标准。K2FeO4用量为20mg/L时，CODCr去除率大于90%。水样中邻氯苯酚含量为4mg/L时，加入60mg/LK2FeO4，氧化10min，去除率可达99.3%。水中S2-为25.33mg/L时，加入45mg/LK2FeO4，30min后，S2-可降至0.5mg/L;当CN-为10.3mg/L时，加K2FeO475mg/L，可去除99.15%。高铁酸钾对水体中的金属离子如Mn2+、Cu2+、Pb2+、Cr3+也有很强的去除能力。

三、合成高铁酸钾的意义

高铁酸钾实验合成方法复杂，操作严苛，产品的纯度和产率偏低，稳定性差。但是，随着社会经济的发展、城市规模的扩大和人口的不断增长，人类对水的需求日益加大。改善水质和治理污水势在必行，新型高效多功能绿色水处理剂的开发和应用具有重要意义。

高铁酸钾是一种安全性很高的水处理剂，用于饮用水消毒、污水处理都不会产生有害的金属离子和有害的衍生物。高铁酸钾适用于整个pH范困，因而可广泛适用于各类水质处理。K2FeO4是一种比KMnO4、03和Cl2的氧化能力还强的强氧化剂，杀菌力高，速度快。而且，高铁酸钾不会像氯源水处理剂如液氯、漂白粉、漂白精那样会产生致癌、致畸的三氯甲烷，无二次污染，安全性好。高铁酸钾作水处理剂，使用方便，适宜pH范围宽（pH=7.0～8.5），是一种理想的绿色水处理剂。此外，高铁酸钾能迅速有效地除去生物污泥中产生的硫化氢、甲硫醇、氨等恶臭物质。

四、高铁酸钾的使用方法

高铁酸钾的使用方法比较简单，可直接投入水中，快速搅拌;也可配成水溶液，在几分钟内用泵加入源水抽水管中，连续加入。实践表明，高铁酸钾与絮凝剂如聚合氯化铝(PAC)联用，可大大提高高铁酸钾杀菌、灭藻、去浊、脱臭的效果。

五、结束语

高铁酸钾作为饮用水处理剂其优越性毋庸置疑，其研制和应用也日趋受到人们的关注。但是，高铁酸钾的制备手续复杂，腐蚀性强，产品稳定性差，特别是工业化生产进展缓慢，其应用也受到限制。所以，为加快高铁酸钾的生产与应用，尽快开发出高效、低耗、无污染的工艺和高纯度产品，广泛用于饮用水处理，仍需化学同仁做出不懈的努力。

作者单位：甘肃省皋兰县第二中学