專利名稱：：一種穩定的復合高鐵酸鉀溶液的制備方法
技術領域：
：本發明涉及一種復合高鐵酸鉀溶液的制備方法，屬化學化工及水處理藥劑制備工藝
技術領域：
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背景技術：
：早在1702年，德國的GeorgStahl首次發現了高鐵酸鉀。1841年，Fremy開始對高鐵酸鹽進行真正的研究。一百多年后，Schreye和Thompson在實驗室首次用次氯酸鹽氧化三價鐵得到了高純度和高產率的高鐵酸鉀。從上世紀50年代起，人們對高鐵酸鹽的研究出現高潮，主要集中于高鐵酸鹽的各種制備方法與應用上。由于它是一種集氧化、絮凝、殺菌、消毒、除臭為一體的新型高效的多功能水處理劑，可廣泛應用于水質的處理和凈化中。它對含氨氮、硫、重金屬離子等的無機廢水以及含酚、苯、硫等的有機廢水的處理效果顯著。同時能去除水中的色度與濁度、殺滅細菌和藻類、消除垃圾的惡臭氣體、強化其他混凝劑的混凝效果，而且安全性有可靠保證。然而，高鐵酸鹽的穩定性不好，自身熱穩定性差，成為其生產發展和應用的障礙。目前，制備高鐵酸鹽的方法主要有三種高溫熔融法、電解法、次氯酸鹽氧化法。高溫熔融法得反應溫度要求高、不安全、設備易腐蝕；電解法制備出的高鐵酸鹽濃度低，且該方法的電流效率低；而次氯酸鹽氧化法，雖然操作比較繁瑣，但是該方法成熟，在制備時，通過控制可以得到純度較高的高鐵酸鉀固體產品或濃度較大的復合高鐵酸鹽溶液。用次氯酸鹽氧化法制備高鐵酸鉀的相關專利和文獻已經有很多報導，如中國專利03108924.0、200510118359.X、200410083636.3;文獻提高高鐵酸鉀產率和穩定性的方法(朱啟安等，精細化工)、外加陰離子與溫度對Fe(III)與C10—溶液中化學反應的影響(李鋼建，鄭州大學)。他們主要以碘化鉀、硅酸鈉、氟硅酸鈉、硫酸鈦等作為穩定添加劑來制備高鐵酸鹽。文獻"次氯酸根對高鐵酸鹽溶液的穩定作用"(賈漢東等，無機鹽工業)肯定了次氯酸根對高鐵酸鹽的穩定作用，但是未對它的制備工藝進行優化和篩選。而本發明不但找到了廉價的穩定劑__次氯酸鈣，而且優化了制備穩定的復合高鐵酸鉀溶液的工藝條件，合成了穩定性能較強的復合高鐵酸鉀溶液。
發明內容本發明的目的是提供一種穩定性能好的復合高鐵酸鉀溶液的制備方法。本發明一種穩定的復合高鐵酸鉀溶液的制備方法，其特征在于具有以下的過程和步驟a、將次氯酸鈉與過量的氫氧化鈉投加到反應器中，用水浴加熱，溫度控制在3(TC以下，不斷攪拌，使之反應。生成白色物質后抽濾，得到的液體為飽和的堿性次氯酸鈉；b、將研磨成粉末狀的硝酸鐵緩慢加到上述液體中，硝酸鐵的加入量按次氯酸鈉與硝酸鐵的摩爾質量比1.52.0:1進行計量，即次氯酸鈉硝酸鐵=1.52.0:1。緩慢攪拌，控制反應溫度在2045'C，反應1.52.0小時后抽濾，得到高鐵酸鈉液體；c、將飽和氫氧化鉀加入到上述高鐵酸鈉液體中，攪拌1015min，保持原有溫度2045'C，反應結束后得到復合高鐵酸鉀溶液；d、穩定化處理在上述所得復合高鐵酸鉀溶液中投加0.060.16mol/L的次氯酸鈣固體粉末，不斷攪拌，控制反應溫度在1030°C，反應時間為1030min，最終得到穩定性好的復合高鐵酸鉀溶液；以上的化學反應方程式如下所示2Fe(N0丄+3NaC10+10NaOH=2Na2Fe04+6NaN03+3NaCl+5H20Na2Fe04+2K0H=K2Fe04+2NaOH本發明方法中，所述的次氯酸鈉與硝酸鐵的最佳摩爾質量比為1.51.8:1;反應溫度為2535°C;穩定化處理中，次氯酸鈣固體粉末最佳投加量為0.080.10mol/L，最佳反應溫度為1020。C，最佳反應時間為1020min。本發明方法制備出的復合高鐵酸鉀溶液具有良好的穩定性，保存時間較長，其高鐵含量不易降低。本發明的產品可廣泛用于含藻水、城市生活污水等的處理，為一種較好的水處理藥劑。圖1為本發明中所添加的次氯酸鈣對復合高鐵酸鉀溶液的穩定效果曲線圖。圖中兩根曲線，上面一條曲線表示添加次氯酸鈣的高鐵溶液，下面一條曲線表示未添加次氯酸鈣的高鐵原液。具體實施例方式現將本發明的具體實施例敘述于后。實施例1取1.4mol/L的次氯酸鈉120ml和45.0g的氫氧化鈉于反應器中，用水浴控制溫度在30'C以下，當生成白色物質后抽濾，得到的液體為飽和的堿性次氯酸鈉。將磨細的硝酸鐵25.lg緩慢加入上述液體中攪拌，控制反應溫度在2535t:。反應1.5小時后抽濾，得到高鐵酸鈉液體。將40ml飽和氫氧化鉀加到高鐵酸鈉溶液中，攪拌1015min后得到復合高鐵酸鉀溶液。最后投加1.7g次氯酸鈣，用水浴控制溫度在1020°C，攪拌1020min，得到穩定的復合高鐵酸鉀溶液，其濃度為0.16mol/L。實施例2取].4niol/L的次氯酸鈉180ml和90.0g的氫氧化鈉于反應器中，用水浴控制溫度在30"C以下，當牛成白色物質后抽濾，得到的液體為飽和的堿性次氯酸鈉。將磨細的硝酸鐵40.lg緩慢加入上述液體中攪拌，控制反應溫度在2535'C。反應1.5小時后抽濾，得到高鐵酸鈉液體。將40ml飽和氫氧化鉀加到高鐵酸鈉溶液中，攪拌1015min后得到復合高鐵酸鉀溶液。最后投加2.5g次氯酸鈣，用水浴控制溫度在102(TC，攪拌1020min，得到穩定的復合高鐵酸鉀溶液，其濃度為0.17mol/L。實施例3取1.4mol/L的次氯酸鈉150ml和50.0g的氫氧化鈉于反應器中，用水浴控制溫度在30"C以下，當生成白色物質后抽濾，得到的液體為飽和的堿性次氯酸鈉。將磨細的硝酸鐵30.0g緩慢加入上述液體中攪拌，控制反應溫度在2535'C。反應1.5小時后抽濾，得到卨鐵酸鈉液體。將50ml飽和氫氧化鉀加到高鐵酸鈉溶液中，攪拌1015min后得到復合高鐵酸鉀溶液。最后投加2.20g次氯酸,丐，用水浴控制溫度在1020°C，攪拌1020rain，得到穩定的復合高鐵酸鉀溶液，其濃度為0.24mol/L。實施例4取1.4mol/L的次氯酸鈉90ml和30.0g的氫氧化鈉于反應器中，用水浴控制溫度在30'C以下，當生成白色物質后抽濾，得到的液體為飽和的堿性次氯酸鈉。將磨細的硝酸鐵20.0g緩慢加入上述液體中攪拌，控制反應溫度在2535'C。反應1.5小時后抽濾，得到高鐵酸鈉液體。將30ml飽和氫氧化鉀加到高鐵酸鈉溶液中，攪拌1015rnin后得到復合高鐵酸鉀溶液。最后投加1.30g次氯酸鈣，用水浴控制溫度在102(TC，攪拌1020min，得到穩定的復合高鐵酸鉀溶液，其濃度為0.21mol/L。本發明實施例中所制得的復合高鐵酸鉀溶液作為氧化劑與次氯酸鈉進行對比，對銅綠微囊藻水的處理效果對比見表1表1復合高鐵酸鉀溶液與次氯酸鈉對銅綠微囊藻水的處理效果對比<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>注原藻水含藻數為205X10'個/L;NaClO有效氯含量為9.6%;復合高鐵酸鉀溶液的濃度為31.68g/L(以"鐵酸鉀計)由表l所示結果可見，在相同的投加量下，復合高鐵酸鉀的除藻效果好于次氯酸鈉的效果(投加量為10mg/L的除外)，去除率提高了2.4y。17y。，且當復合高鐵酸鉀的量增加到50mg/L時，藻類巳經完全被去除。本發明實施例中所制得的復合高鐵酸鉀溶液與聚合氯化鋁(PAC)聯用對銅綠微囊藻水的處理效果見表2。表2復合高鐵酸鉀溶液與PAC聯用對銅綠微囊藻水的處理效果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>注原藻水含藻數為180X10'個/L;PAC:AL03=11.6%，鹽基度為85%;復合高鐵酸鉀的濃度為3L68g/L(以高鐵酸鉀計)由表2的結果可知，單獨投加聚合氯化鋁(PAC)對銅綠微囊藻的去除率只能達到38.958.3%,當復合高鐵酸鉀與PAC聯合使用時，只需投加少量的復合高鐵酸鉀溶液藻類的殺滅率就可提高2752%，而且聚合氯化鋁(PAC)的投加量也可以減少。本發明采用次氯酸鈣作為穩定劑，它對復合高鐵酸鉀溶液的穩定效果明顯。參見圖l，圖1為本發明中所添加的次氯酸鈣對復合高鐵酸鉀溶液的穩定效果曲線圖。圖中上面一條曲線表示添加次氯酸鈣的高鐵溶液，下面一條曲線表示未添加次氯酸鈣的高鐵原液。圖中所示，在3(TC的條件下，高鐵原液到了第9天后其剩余率已經低于50%，而添加次氯酸鈣后，高鐵降到同樣水平需要18天，整整提高了一倍。次氯酸鈣來源廣泛、價格便宜；穩定的高鐵酸鉀溶液可以廣泛用于污水處理。權利要求1.一種穩定的復合高鐵酸鉀溶液的制備方法，其特征在于具有以下的過程和步驟a、將次氯酸鈉與過量的氫氧化鈉投加到反應器中，用水浴加熱，溫度控制在30℃以下，不斷攪拌，使之反應。生成白色物質后抽濾，得到的液體為飽和的堿性次氯酸鈉；b、將研磨成粉末狀的硝酸鐵緩慢加到上述液體中，硝酸鐵的加入量按次氯酸鈉與硝酸鐵的摩爾質量比1.5～2.0∶1進行計量，即次氯酸鈉∶硝酸鐵＝1.5～2.0∶1。緩慢攪拌，控制反應溫度在20～45℃，反應1.5～2.0小時后抽濾，得到高鐵酸鈉液體；c、將飽和氫氧化鉀加入到上述高鐵酸鈉液體中，攪拌10～15min，保持原有溫度20～45℃，反應結束后得到復合高鐵酸鉀溶液；d、穩定化處理在上述所得復合高鐵酸鉀溶液中投加0.06～0.16mol/L的次氯酸鈣固體粉末，不斷攪拌，控制反應溫度在10～30℃，反應時間為10～30min，最終得到穩定性好的復合高鐵酸鉀溶液；以上的化學反應方程式如下所示2Fe(NO3)3+3NaClO+10NaOH＝2Na2FeO4+6NaNO3+3NaCl+5H2ONa2FeO4+2KOH＝K2FeO4+2NaOH2.如權利要求1所述的一種穩定的復合高鐵酸鉀溶液的制備方法，其特征在于所述的次氯酸鈉與硝酸鐵的最佳摩爾質量比為1.51.8:1;反應溫度為2535°C;穩定化處理中，次氯酸鈣固體粉末最佳投加量為0.080.10mol/L，最佳反應溫度為102(TC，最佳反應時間為1020min。全文摘要本發明涉及一種復合高鐵酸鉀溶液的制備方法，屬化學化工及水處理藥劑制備工藝
技術領域：
。本發明方法的制備過程如下首先將次氯酸鈉溶液與氫氧化鈉反應，先生成白色鹽類物質后進行抽濾，然后按次氯酸鈉與硝酸鐵的摩爾質量比為1.5～2.0∶1投加硝酸鐵，反應溫度為20～45℃，反應1.5～2.0小時后抽濾；然后在濾液中加飽和氫氧化鉀溶液，使轉化成高鐵酸鉀溶液。然后再投加次氯酸鈣0.06～0.16mol/L，控制反應溫度在10～30℃，反應時間為10～30分鐘，最終得到穩定性好的復合高鐵酸鉀溶液。本發明方法制備得到的復合高鐵酸鉀溶液具有穩定性好、保存時間長、高鐵含量不易下降，且易于工業化生產。該產品可廣泛用于含藻水、城市生活污水等的凈化處理。文檔編號C01G49/00GK101318707SQ200810040008公開日2008年12月10日申請日期2008年7月1日優先權日2008年7月1日發明者丁國際,喻艷菁,潔張,楊芳芳,邱慧琴申請人:上海大學