电解制备高铁酸钾及其降解污染物的研究

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传统水处理剂在水处理过程中易形成二次污染,因此在人们对水质标准要求越来越高的时代,传统水处理剂已无法满足人们的要求。高铁酸钾是一种新型、高效、安全、多功能的水处理剂,可弥补传统水处理剂的不足。本文研究了固体高铁酸钾的电解制备工艺,对固体高铁酸钾降解溶液中苯酚、甲醛、氨氮和气态甲醛的规律进行了探讨。采用隔膜式电解槽,纯KOH溶液做电解液,含铁电极为阳极,泡沫镍为阴极,经电解可直接从阳极液中分离出纯度大于90wt%的固体高铁酸钾。生产过程中不产生任何污染环境的副产物,电解液也可循环使用,生产工艺比较简单,成本较低,电流效率较高。利用所制得的高铁酸钾在不同投加量、不同pH值和不同时间等条件下对不同浓度的苯酚、甲醛、氨氮溶液以及甲醛气体进行降解实验,利用分光光度法进行测定,结果表明高铁酸钾对这几种物质具有良好的降解效果。主要结论如下:(1)对电解槽槽体进行改造,采用水循环冷凝方式消除电解过程中的阴极碱雾。保证阳极液能够循环使用的关键是除去其中的低价铁杂质。电解结束后,阳极液中的固体K2FeO4应立即过滤或离心分离出来,并及时脱水脱碱方能稳定存在。用甲醇脱碱效果最好,但考虑到甲醇的毒性,最好选用乙醇做脱碱溶剂。从阳极液中分离出的固态电解产物,只经脱水、脱碱处理,不经任何纯化处理,K2FeO4的含量不少于90wt%,将所制产品利用重结晶进行提纯,可得纯度为97.6%的K2FeO4晶体。(2)高铁酸钾的投加量是对这三种物质降解的关键因素,适当的增加高铁酸钾的投加量能够有效的提高降解率。对于苯酚,随着高铁酸钾加入量的增加,苯酚降解率呈逐渐增加趋势。当高铁酸钾与苯酚摩尔比达到10时,初始浓度分别为20、50、100、200mg/L的苯酚溶液降解率分别为94.8、90.7、94.2、92.9%。对于甲醛,加入少量的高铁酸钾即能产生很好的降解效果,当摩尔比为3时,不同浓度的甲醛溶液的降解率均能达到75%以上。对于低浓度氨氮溶液(10mg/L),高铁酸钾的加入量对降解率没有太大的影响;对于高浓度氨氮,降解率随高铁酸钾加入量的增加而增加,当摩尔比大于2时,氨氮降解率趋于稳定。(3)pH也是高铁酸钾降解苯酚、甲醛和氨氮的重要因素之一。对于20、50mg/L的苯酚溶液,最佳降解pH=6,而对于100 mg/L的苯酚溶液,这一pH为5。降解20 mg/L的甲醛溶液最佳pH=7,对于50、100 mg/L的甲醛溶液最佳降解pH为5。对于低浓度氨氮溶液(10mg/L),pH的改变对降解率没有太大影响;对于高浓度氨氮溶液,降解率随pH的增大而增加。(4)初始浓度为100 mg/L的苯酚和甲醛溶液降解率随温度的升高而降低,氨氮溶液降解率与此相反。(5)对于气体甲醛,降解率随甲醛浓度的升高而升高;高湿度和低温度对气体甲醛的降解有促进作用。
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