摘要：高铁酸钾(K2FeO4)以其独特的同时具有氧化、降解、絮凝、灭菌、消毒、除臭等多种处理作用于一体，且较传统的水处理试剂如高锰酸钾、臭氧、氯气等氧化剂的氧化性能都要强，因此作为日益受到人们重视的一种新型的高效、绿色的水处理试剂，展现出非常广阔的应用空间和前景。本文基于绿色水处理剂高铁酸钾制备研究进展展开论述。
关键词：绿色水处理剂；高铁酸钾；制备研究进展
引言
现有运行中的城市污水处理厂能有效地处理生活污水和复杂的工业废水，对构建城市经济、环境友好、资源节约社会具有十分重要的作用。随着国家水环境保护要求的提高和污水处理技术的发展，污水处理厂的水质要求也不断提高，城市污水需要深度处理，但随着水质的复杂变化，进水的严格预处理是后续常规处理和深度处理的前提和保证，可以有效地去除污水中各种不同性质的杂质。在城市污水中，有机污染物是主要处理对象，但溶解有机物(DOM)占全部有机物的百分之30至40。
1高铁酸钾预处理降解污水中有机物的特性
高铁酸钾氧化能力好，对污水中有机物的去除效果高。高铁酸钾添加、反应时间和反应pH对有机物去除的影响。高铁酸钾的添加有助于有机物的分解，添加质量浓度增加到50mg/L后，鳕鱼的分解没有进一步的变化；随着反应时间的增加，鳕鱼有快速减少的过程，20min后鳕鱼的减少趋于平缓；酸性条件下高铁酸钾对有机物的降解效果更好。荧光分析表明，高铁酸钾对去除水中酪氨酸和富勒酸等有机物有更好的效果。实验结果表明，将高铁酸钾应用于水处理工艺的预处理装置，可以提高整个处理工艺中cod的去除率。后续实验研究进一步将高铁酸盐应用于废水预处理过程，研究重金属、磷等其他污染物的预处理效果，综合分析高铁酸盐的预处理效果，为进一步实际应用提供参考。
2次氯酸盐氧化法
次氯酸盐氧化，也称为湿法工艺，目前制备高铁酸钾是更成熟、更容易实施的方法，因此成为高铁酸钾制造中最常用的方法。该方法主要以次氯酸盐和铁盐为原料，在碱性条件下先生成Na2FeO4，然后与KOH反应，转换为K2FeO4。主要反应方程式如下:2f E3++3c io-+10oh-= 2f eo2-4+3ci-+5h2o次氯酸盐氧化早期研究了高铁酸钾的制备方法，其制造工艺相对成熟，所需设备相对简单。另外，目前最常用的制备方法最大的优点是，通过该方法制造的高铁酸钾纯度高的次氯酸盐氧化分为直接法和间接法两种。主要区别在于直接使用次氯酸盐(添加次氯酸盐的反应准备的第一步)将Fe(III)氧化为FeO 2-4，直接获得K2FeO4。间接定律在反应的第一阶段添加次氯酸钠，以Na2FeO4制造反应种子，并与KOH转化，得到K2FeO4。次氯酸盐氧化法的缺点是次氯酸盐的氯含量不高，准备过程中必须将氯穿透次氯酸盐，因此实验难度、操作程序及复杂性增加，准备风险增加。
3工业废水污染物的去除
工业废水在各种工业废水中水质的差异很大。高铁酸钾可以氧化絮凝去除废水中的油类污染物、有机污染物(如酒精、芳香化合物等)、感觉污染物、有毒污染物(如氰化物等)和生物污染物等。可以减少废水中SS、COD、BOD5、磷、氨氮、色度等指标的值。
沙马等[16]在高铁钾处理武器污染时，氰化物和硫化物经过1-e迁移阶段，可以观测到每个Fe (ⅵ)的3个电子当量，而硫、硒、砷、氮等氧化物通过氧原子氧化成砷酸盐，因此Fe伟大尼等[17]在多环芳烃的分解过程中，Fe (ⅵ)氧化了前9，10位，产生了大量9，10-吡喹酮，而Fe (ⅵ)通过1-e转移生成Fe(V)和Fe(IV)王等通过对处理天使渣水氧化的高铁酸钾的分析，对二环和三环的芳香化合物、含硫环烷酸、多碳和高度氢含量不足的环烷酸表现出了高选择性。彭明江等用高铁酸钾处理多晶硅废水，纳滤分析结果表明，可以分离聚乙二醇，提高多晶硅废水的生化性。紫外线与高铁酸钾结合发挥协同作用，高铁酸盐还原分解过程中产生的H2O2和紫外线形成了“紫外线/H2O2”的高级氧化体系，并将其用于硝基苯、双酚a、对硝基苯酚等可降解有机污染物的处理，进行了研究。张雄军等早期双酚a浓度为10mg/L，pH值为11，高铁酸钾为39mg/L，与254nm紫外线暴露继续搅拌的条件下半解液30分钟，双酚a的最佳大邱去除率为88.24%，表现出协同作用。
4研究进展与技术难点
天然绿色阻垢剂在工业使用过程中存在用量大且性质不稳定、成本较高、产量少、难以满足工业生产所需等缺点。建议绿色天然阻垢剂未来的发展应该更加优化提取工艺，研发阈值效应优异的天然绿色阻垢剂。天然绿色环保阻垢剂以植物提取物为主，与传统的合成阻垢缓蚀剂相比，具有可再生、易获得、生产成本低等优点。目前，关于植物提取物作阻垢剂的研究例如淀粉(St)、壳聚糖、菊粉和藻酸盐、木质素、单宁类是一类天然聚合物，它们含有丰富的官能团，包括羟基、羧基和氨基，具有良好的螯合和分散效果，后续研发的新的天然阻垢剂大多是对上述聚合物的化学改性。淀粉及其接枝物是良好的环境友好型的水处理剂，由于其廉价、易得和阻垢的高效性，被广泛应用。淀粉接枝聚丙烯酸(St-g-PAA)作为一种简单易得的天然聚合物基双功能水处理剂，兼具高效率的阻垢和絮凝作用，且环境友好。研究表明，St-gPAA具有良好的阻CaCO3垢性能。XRD衍射峰分析表明，St-g-PAA的加入使CaCO3晶型由稳定的方解石转变为最不稳定的文石晶型，阻垢作用明显。另一方面，由于St-g-PAA具有独特的线性支链结构和两亲水性特征而导致的分散和/或晶格畸变的影响，间接提高了已经形成的CaCO3晶体的阻垢效率。研究表明，在相似的接枝率下，具有较短而多的接枝链的St-g-PAA具有更好的阻CaCO3性能。
结束语
随着可利用水资源日益短缺和水污染问题日益严重，绿色水处理剂高铁酸钾的制备和应用越来越引起人们关注。然而，目前所报道的众多制备方法中还没有一种可以直接应用于大规模工业化生产，使其在水处理领域的应用受到限制。在众多的制备方法中，直接法电解制备高铁酸钾具有操作简单、所需药剂种类较少、工艺环保安全、产品纯度较高和综合成本较低等优点，因而最有可能成为大规模工业化生产的基础方法。未来需要综合考虑电解槽结构、电极材料及形状、电解液组成及碱的含量、电流密度及形式、电解温度、隔膜材料及孔径和外加超声波等各方面因素的影响，进一步优化制备工艺参数，创新电解槽结构，寻找廉价耐用隔膜和高活性阳极材料，以实现在低浓度电解液和高电流密度条件下连续、高效率和低成本的大规模工业化生产高纯度固体高铁酸钾。这样绿色水处理剂高铁酸钾的制备与应用才会实现一个巨大的发展。
参考文献
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