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增加高铁酸钾片产率和稳定性的研究分析

  高铁酸钾片是一种新的非氯型水处理剂、选择性氧化剂和铁电池正极活性的物质。高铁酸钾当作水处理剂之时,能够较快杀灭水里的细菌与疾疫菌,氧化清理掉水中许多无机或有机污染物,且不会产生致癌、致畸的三氯甲烷、二氯甲烷,不会产生二次污染,K2FcO4分解产生的Fe(OH)3还能吸附絮凝部分阴阳离子、有机物与悬浮物;高铁酸钾用作选择性氧化剂时,它在整个pH范围内具有良好的氧化活性和选择性,其还原产物是铁锈,对于环境没有不好的影响,因而在有机物氧化合成之中有着广阔应用的前景;高铁酸钾用作电池的正极活性物质时,电化学放电容量高,没污染。高铁酸钾的氧化能力比KMnO4、O3、Cl2还强,其标准的电极电位在酸性介质中为2.20V,在碱性介质中为0.72V,正是由于这种强氧化性,使高铁酸钾能用作水处理剂、选择性氧化剂和电池的正极活性物质。但它不稳定,制备、贮存及应用时遇到许多困难。如何增进高铁酸钾的稳定性,增进制备它的产率是一个重要的研究课题。对此,市场内外开展了较多的研究,其一是研究了高铁酸钾片于不同介质、环境条件时的稳定性,通过改变介质、环境条件来增加其稳定性,研究了高铁酸钾在稀KOH溶液中的稳定性,发现0.5mmol/L的K2FeO4溶液在pH=10.0~11.0的KOH溶液里稳定;二是通过改变制作高铁酸钾工艺条件,增进其产率和纯度。但由于高铁酸钾很容易分解,这些措施成果都不太理想,生产高铁酸钾到今未形成成熟的工业化生产工艺,高铁酸钾的产率和稳定性不能良好增进也制约了它的应用。

  有研究用次氯酸盐氧化法来制备了高铁酸钾,研究了Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)及稳定剂对高铁酸钾稳定性能的影响。在制作高铁酸钾之过程中,通过添加合适的稳定剂并提高原料纯度,增进了高铁酸钾的产率和稳定性,固体高铁酸钾经18天敞开的放置,分解率从46%降低到5%;在温度为80℃、pH=11.0的碱性溶液中,高铁酸钾片的分解时间从8h增加到16h;制备高铁酸钾时其产率由73%上提到88%左右。该研究得出如下结论:

  (1)Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)对KFeO4有较强的催化分解作用,制备K2FO4时,应提高原料纯度,降低Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)含量,以增进K2FeO4的产率和稳定性。反应物及洗涤K2FeO4用的有机溶剂,均应用AR试剂。

  (2)加入稳定剂可使高铁酸钾的产率和稳定性显明增进,格外是同时使用CuCl2,2H2O、Na2SD3、9H2O及Na3H2D6作稳定剂,K2FeO4的产率可由73%上提到88%左右,K2FeO4固体的稳定性及其在水溶液中的稳定性也显明增加。其机理有待进一步研究。

  (3)用有机溶剂洗涤高铁酸钾时,初步,用甲苯洗涤时须整全清理掉其中的水分是关键,否则含水分的高铁酸钾在二步甲醇洗涤时会与甲醇反应而降低K2FeO4的纯度和产率。综上,该研究为增加了高铁酸钾片产率和稳定性提供了参考。