CN103449528A

CN103449528A - 一种超声波活化制备高铁酸盐的方法

Info

Publication number: CN103449528A
Application number: CN2013103542341A
Authority: CN
Inventors: 谢逢春; 何溪
Original assignee: HUIZHOU DAYAWAN HUILU ENVIRONMENT PROTECTION SERVICE CO Ltd; South China University of Technology SCUT
Current assignee: HUIZHOU DAYAWAN HUILU ENVIRONMENT PROTECTION SERVICE CO Ltd; South China University of Technology SCUT
Priority date: 2013-08-09
Filing date: 2013-08-09
Publication date: 2013-12-18

Abstract

一种超声波活化制备高铁酸盐的方法。本发明提供一种水处理剂的制备的方法，可用于高效水处理剂高铁酸盐的制备，属于环保技术领域。本方法是先在超声波作用和充分搅拌的条件下，将铁盐溶液加入强碱性溶液中，生成氢氧化铁。然后再在超声波作用和充分搅拌的条件下，先加入适量稳定剂，后加入次氯酸盐溶液，再加入强碱固体粉末使其溶解至饱和，让Fe(OH)₃被充分氧化，生成高铁酸盐产品。再将溶液冷却，固液分离，将固相中的高铁酸盐进行纯化，得到高铁酸盐产品，液相的碱液回收并回。本方法具有低成本、高产率、产品纯度高、设备投资小等特点，很适合于高铁酸盐的制备。

Description

一种超声波活化制备高铁酸盐的方法

【技术领域】

本发明涉及一种水处理剂的制备的方法，可用于高效水处理剂高铁酸盐的制备，属于环保技术领域。

【背景技术】

高铁酸盐是指含有Fe(VI)O₄酸根与金属离子组成的盐类，其具备很强的氧化性，它的氧化还原电位在酸性条件下为2.20V，在碱性条件下为0.72V，比KMnO₄、O₃、Cl₂等这些比较常用到的氧化剂还要强。作为一种非氯的新型高效饮水消毒剂和水处理剂，其可去除传统的水处理剂很难彻底去除有害的氯代污染物，尤其是对酚和硫化物有明显的氧化去除效果，还可以安全有效地氧化水中的CN^-。除了具有极强的氧化性外，反应后生成具有高度吸附活性的Fe³⁺，可以在很宽的pH值范围内吸附絮凝大部分离子、有机物和悬浮物。高铁酸钾集氧化、杀菌、吸附、絮凝、助凝、脱色、除臭等多功能于一体，且最终产物是无毒的三价铁离子，不会产生诱导基因突变和致癌的作用，是环境友好的处理剂。高铁酸盐不但可以作为水处理剂，而且还在电极活性材料、石油化工催化剂等方面有很多应用，因此，研究高铁酸盐的制备方法已经成为一个重要的课题。

现有的高铁酸盐的制备方法主要有高温过氧化物氧化法、电解法和次氯酸盐法三种。高温过氧化物氧化法是将具有氧化性的金属氧化物与铁、铁盐或者铁的氧化物在高温加热条件下反应生成高铁酸盐方法，该法需严格控制操作条件、生产成本高、比较危险且自难于实现，目前很少采用。电解法是在铁阳极上发生氧化反应.使铁或铁离子氧化成高铁酸根的方法，此法存在能源耗高、副产品较多等问题有待解决。次氯酸盐法是在强碱性溶液环境中，以饱和次氯酸盐溶液和铁盐为原料，通过次氯酸盐对铁的氧化反应生成高铁酸盐的方法，该法生产工艺成熟，设备投资较少，容易实现，是一种常用的制备方法，但由于其氧化过程效率较低，需要加入过量的氧化剂，这不但增加的成本，加快了设备腐蚀，而且还加大了的产品提纯过程的难度。因此，强化其氧化过程，提升其氧化效率，是降低次氯酸盐法制备高铁酸盐的成本、提高产品品质的一个重要途径。

【发明内容】

本发明的目的就是通过超声波强化次氯酸盐的氧化过程，提高氧化效率，有效解决上述的碱次氯酸盐法的缺陷。现有的次氯酸盐法是将次氯酸盐和铁盐加入强碱性溶液中，铁盐先生成氢氧化铁沉淀，然后再被次氯酸盐氧化。其化学反应为：

Fe³⁺+3OH^-＝Fe(OH)₃↓

2Fe(OH)₃+3ClO^-+4OH^-＝2FeO₄ ^2-+5H₂O+3Cl^-

由于氧化反应发生在氢氧化铁固体表面，这种液固相反应过程很容易由于液固相传质过程的限制、固相反应表面被钝化等原受到阻碍，使反应效率降低。

此时如果将超声波作用在这个氧化反应过程，超声波的空化气泡的破裂可以产生局部的高速微喷射流，其喷射速度超过100m/s，氢氧化铁固体表面在这种高速微喷射流的冲击下发生活化，在这种活化的固体表面上，固液相的氧化反应过程被加速，另一方面，微喷射流还加速了固液相反应的传质过程，因此，不管是反应控制还是扩散控制的固液相氧化过程，在超声波作用下，其反应都被加速，反应效率得到提高。

因此本方法可分为如下步骤：

1、在超声波作用和充分搅拌的条件下，将铁盐溶液加入强碱性溶液中，生成氢氧化铁。

2、在超声波作用和充分搅拌的条件下，先加入适量稳定剂，再加入次氯酸盐溶液，最后补充强碱固体粉末使其溶解至饱和，让Fe(OH)₃被充分氧化，生成高铁酸盐产品。

3、冷却，固液分离，将固相中生成的高铁酸盐进行纯化，得到高铁酸盐产品，液相的碱液回收并回用。

本方法具有低成本、高产率、产品纯度高、设备投资小等特点，很适合于高铁酸盐的制备。

【具体实施方式】

用下列非限定性实施例进一步说明本发明的具体实施方式和效果：

实施例1

1、在1000升的超声反应釜中，加入饱和氢氧化钾溶液120升，在声频为20kHz、功率为1.0kw的超声波辐射、充分搅拌的条件下，逐渐加入45％的三氯化铁溶液60升，再充分搅拌半小时。

2、在声频为20kHz、功率为2.5kw的超声波辐射、充分搅拌的条件下，先加入50％的氯化铜溶液5升，再加入10％(有效氯)的次氯酸钾溶液200升，最后加入粒度小于600目的氢氧化钾粉末300公斤，充分反应1小时，至溶液透明。

3、冷却溶液至0℃，离心得到固相为高铁酸钾粗产品，液相碱液回收并重复使用。粗产品用饱和氢氧化钾溶液洗涤5次，洗涤液冷却，可也得到高铁酸钾固体。将洗涤后及洗涤液冷却得到的高铁酸钾固体依次用甲醇、乙醚洗涤，抽滤、干燥后可得到纯高铁酸钾产品。

按照上述步骤制备高铁酸钾，收率达到92.3％，产品纯度达到98.5％。

实施例2

1、在1000升的超声反应釜中，加入饱和氢氧化钠溶液120升，在声频为22kHz、功率为1.2kw的超声波辐射、充分搅拌的条件下，逐渐加入饱和的硝酸铁溶液100升，再充分搅拌40分钟。

2、在声频为22kHz、功率为2.8kw的超声波辐射、充分搅拌的条件下，先加入15％的硅酸钠溶液15升，再加入10％(有效氯)的次氯酸钠溶液150升，最后加入粒度小于600目的氢氧化钠粉末300公斤，充分反应1小时，至溶液透明。

3、冷却溶液至0℃，离心得到高铁酸钠粗产品，再用饱和氢氧化钠溶液洗涤5次，洗涤液冷却，可得到高铁酸钠固体。将洗涤后及洗涤液冷却得到的高铁酸钠固体依次用甲醇、乙醚洗涤，抽滤干燥后可得到纯高铁酸钠产品。

按照上述步骤制备高铁酸钠，收率达到90.5％，产品纯度达到96.8％。

实施例3

1、在1000升的超声反应釜中，加入饱和氢氧化钾溶液100升，在声频为25kHz、功率为1.5kw的超声波辐射、充分搅拌的条件下，逐渐加入饱和的硝酸铁溶液100升，再充分搅拌半小时。

2、在声频为25kHz、功率为3.0kw的超声波辐射、充分搅拌的条件下，先依次加入15％的硅酸钠溶液5升，50的氯化铜溶液2升，再加入10％(有效氯)的次氯酸钠溶液200升，最后加入粒度小于600目的氢氧化钾粉末350公斤，充分反应1.5小时，至溶液透明。

3、冷却溶液至0℃，离心得到高铁酸钾粗产品，再用饱和氢氧化钾溶液洗涤5次，洗涤液冷却，可得到高铁酸钾固体。将洗涤后及洗涤液冷却得到的高铁酸钾固体依次用甲醇、乙醚洗涤，抽滤干燥后可得到纯高铁酸钾产品。

按照上述步骤制备高铁酸钾，收率达到93.7％，产品纯度达到97.6％。

以上所述的实施例仅表达了本发明的优选实施方式，不能理解为对本发明专利范围的限制，因此本发明并不限于此具体的工艺流程。本领域技术人员根据本发明的技术方案和构思，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。所以，凡根据本发明权利要求范围得出的其他实施方式，均应属于本发明涵盖的范围。

Claims

1.一种超声波活化制备高铁酸盐的方法，其特征在于包含如下步骤：

(1)、在超声波作用和充分搅拌的条件下，将铁盐溶液加入强碱性溶液中，生成氢氧化铁。

(2)、在超声波作用和充分搅拌的条件下，先加入适量稳定剂，再加入次氯酸盐溶液，最后补充强碱固体粉末使其溶解至饱和，让Fe(OH)₃被充分氧化，生成高铁酸盐产品。

(3)、冷却，固液分离，将固相中生成的高铁酸盐进行纯化，得到高铁酸盐产品，液相的碱液回收并回用。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述超声波的声频为20～25KHz，功率为1.5～4kw/m³。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述强碱为氢氧化钾或氢氧化钠中的一种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述第(1)步的铁盐为氯化铁或硝酸铁中的一种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述第(2)步的次氯酸盐为次氯酸钠或次氯酸钾中的一种。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述第(2)步的稳定剂为氯化铜、硅酸钠中的一种或或其混合物。