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摘要：高铁酸盐是一种具有一定的氧化杀菌功效的水处理药剂，可广泛用于水和废水的处理，将水达到可使用的标准。本文论述了高铁酸盐的制备方法，分析了通过对高铁酸盐用于水处理时发挥的化学性质及其应用现状，对于高铁酸盐在水处理行业的应用和推广奠定良好的基础，具有重要的意义。
关键词：高铁酸盐；化学性质；水处理；制备方法
引言
高铁酸盐具有强氧化性，它可以杀死大量的微生物，比普通杀菌药剂效果好，不会产生二次污染，且不会形产生对人体有害的物质，现阶段，我国很多的地方都采用高铁酸盐对水进行处理，因为这种药剂使用过程比较便捷，容易购买，需要配备的材料较少，节省了处理水的成本，让水二次使用，所以，这种药剂已经被广泛应用到了各个领域当中。
一、制备高铁酸盐的方法
高铁酸盐制备的过程比较简单，其制备方式也有很多中，现阶段我国主要的制备方式一共有三种，第一种是电解法，对其使用原理进行分析，推算出其电解的化学方程式，然后根据化学方程式准备材料器具，进行制备；第二种制备方式是氧化法，运用次氯酸盐进行氧化；最后一种制备方式时熔融法，通过高温的作用，结合相关的化学药品进行高铁酸盐的制备。
1.熔融制备法
这种制备方式相对来说比较简单，主要的制备理念就是对其进行温度的控制，通过高温的作用力，形成高铁酸盐。但是这种制备方式危险性比较大，如果操作不当很容易发生危险。在制备时，要将温度控制在360摄氏度左右，上下不超过10摄氏度。并让其在碱性的环境中进行高温作业。整个化学制备理念是，FeSO4或者Fe2O3结合Na2O2在高温的作用下，形成高铁酸盐。采用这种方式来制备高铁酸盐，虽然操作起来简单，但却不好控制，除了需要控制好温度外，还要对制备的环境进行控制，空气的湿润程度等都会对制备结果产生影响。
2.氧化制备法
这种氧化制备方式主要通过次氯酸盐的氧化作用来制备高铁酸盐，这种制备过程同样需要在碱性的环境下，先制备出Fe(OH)3，然后使其和NaClO还有NaOH进行反应，生成Na2FeO4，最后让Na2FeO4和KOH反应生成高铁酸盐。这个制备过程从化学反应方程式中就能看出制备流程的繁琐性。需控制在较低温度下缓慢反应；一般需提纯、过滤若干次且收率较低。
3.电解法
电解法制备高铁酸盐采用的工艺是：以高浓度的KOH溶液为电解液，电解铁阳极使其氧化生成K2FeO4。经研究表明，影响高铁酸盐产量的因素主要有电流密度、阳极材料、电解液的类型和浓度等。在30℃下，KOH溶液为电解液，以3mA/cm2的电流密度电解铁阳极，得到了近40%的产物，发现含碳量高的铁阳极可以提高电流效率。在以含银0.90%的铁为阳极电解制备高铁酸盐的过程中，电流效率高达70%左右。而在同样的条件下，以含碳量为0.08%的铁阳极电解，电流效率降低为12%。另外发现在同样的条件下合成高铁酸盐最适宜的电解液是14mol/L的NaOH溶液。还在以纯度为99.95%的铁为阳极，14mol/L的NaOH溶液为电解液，温度控制在30-60℃时，用正弦交流电(振幅88mA/cm2，频率50Hz)为电源电解制备高铁酸盐。结果表明，在给定的实验条件下最大电流效率只能达到43%。电解法的特点：电解产品的杂质含量少；电流效率低，累计的高铁酸盐的浓度低，而其稀溶液现在尚无适宜的方法进行浓缩处理。所以该法也不能满足规模化生产的要求。
二、高铁酸盐在水处理中的应用
高铁酸盐是一种多功能水处理药剂，因此在水处理中得到广泛的应用。以高铁酸钾为例，其比氢氧化铁有更强的氧化作用和极好的杀菌效果，而且本身不含有害物质，在用于水处理时与含氯的消毒剂相比不会产生氯代烷烃、氯酚等有害物质。高铁酸钾还可以用于处理氰化物、氢化硫及重金属离子，是一种安全性很高的水处理药剂。
1.氧化去除水中污染物
高铁酸盐具有很强的氧化性。在pH<2的条件下，高铁酸根的氧化能力强于所有氧化剂和消毒剂。高铁酸盐不仅能有效氧化酒精、羟基化合物、氨基酸、酚、乙二醇、氮氧化物、硫化物、亚硝氨、硫脲、硫代硫酸盐、联氨化合物等有机物，而且还能氧化氰化物、氨、氢化硫等无机污染物。氧化效率的高低取决于高铁酸盐剂量投加的多少。研究表明，过量投加能有效地去除水中的有机物。Waite等在PH<8的条件下用高铁酸盐氧化苯、氯苯、苯丙烯、苯酚，氧化效率分别为18%-47%、23%-47%、85%-100%、32%-55%，认为在高铁酸盐和有机杂质的摩尔比在3∶1-15∶1之间时，氧化效率最好。在pH值在8.0-12，温度在15-30℃时，高铁酸盐能有效去除氰化物，在高铁酸盐过量的情况下22%的氨和将近99%的氢化硫被去除。
2.杀菌消毒
高铁酸盐在用于水处理时与含氯的消毒剂相比不会产生氯代烷烃、氯酚等有害副产物，被认为是今后可能取代氯的有效消毒剂。用高铁酸盐作消毒剂研究对假单胞菌的消毒效果时，发现当FeO42-在0-50μg/L时，有很强的杀菌效果。另一项研究表明，在pH=8.2，FeO42-浓度在6mg/L，接触时间7min时，对埃希氏大肠(杆)菌的杀菌效果在99.9%左右。当FeO42-浓度降低到2.4mg/L时，为了达到同样的杀菌效果，接触时间需要18min。结果同时表明，在pH<8的情况下FeO42-有很强的消毒作用。Waite在城市二级排水研究实验中表明，FeO42-浓度在8mg/L时，99%大肠菌和97%的可生细菌被去除。
3.絮凝
高铁酸盐在氧化有机物和细菌时，Fe(Ⅵ)生成的Fe(Ⅲ)或FeCl3能起到絮凝的作用。Gray在研究K2FeO4、FeSO4•7H2O和Fe(NO3)3的去浊效果时，发现K2FeO4的效果最佳，且能在1min内使胶体脱稳，其他铁盐在混合30min以后才能见效。这就意味着高铁酸盐能应用在水处理的过滤过程中。研究还证实了高铁酸钾在10-100mg/L时能有效去除Fe2+、Fe3+、Mn2+、Cu2+金属离子和Pb2+、Cd2+、Cr3+、Hg2+等有毒的重金属离子，但对Cr6+和Zn2+没有明显的效果。
三、国内高铁酸盐制备与应用现状
我国从70年代至今不断有以次氯酸盐氧化法制备高铁酸盐的研究报道，并在消毒、除臭、除藻、氧化难降解有机物和去除重金属离子等方面作了大量研究。近几年，对电解法合成高铁酸盐及处理难降解有机物的研究较多。目前有报道说：用电解制得的氯与3价铁直接反应制备高铁酸钠，克服了现有电解法制备高铁酸钠产物浓度低、电流效率低等缺陷，所得产物中Na2FeO4浓度最高可达20-25g/L。
结语
我国对于高铁酸盐的使用已经研究了很多年，相要使其得到利用，就要从其性质进行分析，寻找出制备的方式，提高高铁酸盐的使用率，将其投入到处理水的工程当中，加强我国工业化发展的进程。
参考文献
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