一种运用缓释技术电解产生高铁酸盐的方法

1.本发明涉及电化学制备高铁酸盐技术领域，具体涉及一种运用缓释技术电解产生高铁酸盐的方法。

背景技术：

2.高铁酸钾是一种集氧化、消毒、絮凝和助凝等多种功能于一体的水处理药剂，高铁酸盐的标准电极电势为e0＝(feo
42-/fe
3+
)＝2.2v。因此，高铁酸盐在酸碱性条件下，比常见的的氧化剂，如高锰酸钾、臭氧、重铬酸钾等更高的氧化性，此外其还原产物可形成比铝盐、铁盐水解产物具有更大网状结构，更高正电荷的水解产物，且安全无毒。实际应用价值很高。因此，高铁酸盐被人们形容为新型、多功能的清洁绿氧化剂。
3.目前，制备高铁酸盐应用的大多是次氯酸盐氧化法、过氧化物氧化法和电化学方法。电化学制备高铁具有原材料消耗少，节省成本，灵活方便，不引入局外杂质，副产物很少等优点。但使用电化学制备高铁酸盐需要极高的碱度，往往氢氧根浓度大于10mol/l，但这个碱度对于水处理而言过高，无法直接使用，需要先将其进行浓缩提纯处理，之后才能够投加到水体中用于氧化消毒处理。

技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决上述技术问题，而提供一种运用缓释技术电解产生高铁酸盐的方法。
5.一种运用缓释技术电解产生高铁酸盐的方法，按以下步骤进行：
6.一、缓释剂的制备：先将聚乙二醇加热至融化，然后加入氢氧化钠，搅拌均匀后冷却，得到缓释剂，所述的聚乙二醇与氢氧化钠的质量比为1：(1～2)；
7.二、选用h型双室电解槽，采用隔膜材料将阴极室和阳极室隔开，阴极设置在阴极室，阳极设置在阳极室，阴极室和阳极室内均加入电解液；同时向阳极室内加入缓释剂和次氯酸钠；
8.三、将阴极和阳极通电开始电解，当阳极室内出现上层清液，继续电解至上层清液不再产生，完成运用缓释技术电解产生高铁酸盐。
9.本发明的有益效果：
10.(1)本发明公开了一种运用缓释技术制备高铁酸盐的技术，具体方法是按照一定比例向加热成液态的聚乙二醇中加入氢氧化钠颗粒，混合均匀后放入模具冷却。电解时在阳极池内加入冷却成形的缓释药剂，在电解液中加入少量次氯酸钠，用于增强溶液氧化杀菌性能，同时也能防止溶液中铁离子水解，遏制高铁酸盐自分解产生三价铁。本发明大大降低了电解制备高铁酸盐所需要的碱度，在较低的碱度条件下便可以生成高铁酸盐，使得产生的高铁酸盐溶液无需经过浓缩提纯，可直接用于污水处理，减少了使用高铁酸盐的成本。若用于处理酸性污水不仅可以充分发挥溶液中高铁酸盐和次氯酸根的强氧化性，还能起到中和酸性废水的作用。
11.(2)本发明的目的是根据聚乙二醇的缓释效果在水体中实现局部碱度，运用电解的方法产生高铁酸盐，由于存在浓度梯度，高铁酸盐扩散至其余溶液中，使得低碱度溶液也含有高铁酸根离子。该方法适用于酸碱两性污水，用于处理酸性废水时，可将产生的低碱度含高铁酸盐溶液加入酸性废水中，不仅可以有效发挥高铁酸盐高氧化性的特点，而且其中的氢氧根也能起到中和酸性废水的作用；对于碱性废水则可以将其通入反应器中，维持反应器中本身溶液的低碱度，组成循环流化床，也能充分发挥高铁酸盐的作用。
12.本发明可获得一种运用缓释技术电解产生高铁酸盐的方法。
附图说明
13.图1为本发明一种运用缓释技术电解产生高铁酸盐的方法的工艺流程图。
14.图2为本发明中h型双室电解槽的结构示意图。
具体实施方式
15.具体实施方式一：本实施方式一种运用缓释技术电解产生高铁酸盐的方法，按以下步骤进行：
16.一、缓释剂的制备：先将聚乙二醇(相对分子为1500)水浴加热至融化，然后向融化的液态聚乙二醇中加入氢氧化钠，搅拌均匀后导入模具冷却定性，得到缓释剂，所述的聚乙二醇与氢氧化钠的质量比为1：(1～2)；
17.二、选用h型双室电解槽，采用隔膜材料将阴极室和阳极室隔开，阴极设置在阴极室，阳极设置在阳极室，阴极室和阳极室内均加入电解液；同时向阳极室内加入缓释剂和次氯酸钠；
18.三、将阴极和阳极通电开始电解，当阳极室内出现上层清液，继续电解至上层清液不再产生，完成运用缓释技术电解产生高铁酸盐。
19.本实施方式能够在阳极附近提供局部高碱度溶液，满足电解制备高铁酸盐的要求，其余溶液仍旧保持较低碱度，达到可以直接用于水处理的条件。
20.缓释药剂选取聚乙二醇，能在水中溶解时保证局部的高碱度环境。
21.缓释药剂通过在水中溶解可以仅在阳极附近释放足够量的氢氧根离子，达到制备高铁酸盐的浓度条件，同时提供导电性，部分氢氧根离子扩散至溶液中，能给溶液中提供离子保证电解池的导电性，同时上层液体中碱度较低可直接用于污水处理。
22.阳极铁片附近产生高铁酸盐，随后在反应器中自由扩散至上层低碱度区域，次氯酸盐的存在使得能在碱性条件下维持高铁酸盐的稳定性。
23.具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：步骤一中所述的聚乙二醇与氢氧化钠的质量比为1：2。
24.其他步骤与具体实施方式一相同。
25.具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同点是：步骤一中将聚乙二醇采用水浴加热至融化。
26.其他步骤与具体实施方式一或二相同。
27.具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：步骤二中阳极为铁片或低碳钢，阴极为铂片或石墨电极。
28.其他步骤与具体实施方式一至三相同。
29.具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：步骤二中隔膜材料为nafion117质子交换膜。
30.其他步骤与具体实施方式一至四相同。
31.具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：阳极附近电解液的碱度大于10mol/l，上层清液的碱度小于0.3mol/l。
32.其他步骤与具体实施方式一至五相同。
33.具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：阴极室和阳极室内电解液中的溶剂均为去离子水。
34.其他步骤与具体实施方式一至六相同。
35.具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是：阳极室内的次氯酸钠的浓度小于2mg/l。
36.其他步骤与具体实施方式一至七相同。
37.具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同点是：阴极室内电解液中的电解质为可溶性盐。
38.其他步骤与具体实施方式一至八相同。
39.具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同点是：步骤三中制备得到的高铁酸盐的浓度大于0.1mmol/l。
40.其他步骤与具体实施方式一至九相同。
41.采用以下实施例验证本发明的有益效果：
42.实施例1：如图1所示，在酸性废水的沉淀池内设立h型双室电解槽(如图2所示)，将上层产生的低碱度含高铁酸盐溶液流入酸性废水池，利用高铁酸盐的氧化杀菌能力，杀死其中的硫化细菌组织溶液进一步产生so
42-，低碱度溶液还可中和废水本身的酸性，便于后续处理，高铁酸盐氧化产生的fe
3+
随着ph的变化产生絮状沉淀，能够吸附沉淀水体中的杂质。
43.本实施例的原理：
44.(1)缓释作用：
45.缓释药剂中含有大量氢氧化钠药剂，随着缓释剂的溶解，维持阳极铁片附近的高碱度环境，产生出高铁酸盐，高铁酸盐由于浓度梯度扩散至上层，使得上层成为低碱度且含有高铁酸盐的溶液，可直接用于污水处理，不会像传统电解制备因为碱度过高而失去直接应用的能力。
46.(2)中和作用：
47.由于酸性废水本身难以处理，需要加入大量碱剂进行中和，而本实施例中制备的溶液本身就含有一定量的碱度，可以中和水体本身酸性，便于后续处理。
48.(3)氧化混凝沉淀作用：
49.高铁酸盐本身是一种集氧化、消毒、絮凝和助凝等多种功能于一体的水处理药剂，高铁酸盐在酸性条件下具有很高的氧化性，可以有效处理水体中的部分污染物，并且产生的fe
3+
还是一种很好的混凝剂，可以通过混凝沉淀吸附水中杂质，达到净化水体的效果。

技术特征：

1.一种运用缓释技术电解产生高铁酸盐的方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：一、缓释剂的制备：先将聚乙二醇加热至融化，然后加入氢氧化钠，搅拌均匀后冷却，得到缓释剂，所述的聚乙二醇与氢氧化钠的质量比为1：(1～2)；二、选用h型双室电解槽，采用隔膜材料将阴极室和阳极室隔开，阴极设置在阴极室，阳极设置在阳极室，阴极室和阳极室内均加入电解液；同时向阳极室内加入缓释剂和次氯酸钠；三、将阴极和阳极通电开始电解，当阳极室内出现上层清液，继续电解至上层清液不再产生，完成运用缓释技术电解产生高铁酸盐。2.根据权利要求1所述的一种运用缓释技术电解产生高铁酸盐的方法，其特征在于步骤一中所述的聚乙二醇与氢氧化钠的质量比为1：2。3.根据权利要求1所述的一种运用缓释技术电解产生高铁酸盐的方法，其特征在于步骤一中将聚乙二醇采用水浴加热至融化。4.根据权利要求1所述的一种运用缓释技术电解产生高铁酸盐的方法，其特征在于步骤二中阳极为铁片或低碳钢，阴极为铂片或石墨电极。5.根据权利要求1所述的一种运用缓释技术电解产生高铁酸盐的方法，其特征在于步骤二中隔膜材料为nafion117质子交换膜。6.根据权利要求1所述的一种运用缓释技术电解产生高铁酸盐的方法，其特征在于阳极附近电解液的碱度大于10mol/l，上层清液的碱度小于0.3mol/l。7.根据权利要求1所述的一种运用缓释技术电解产生高铁酸盐的方法，其特征在于阴极室和阳极室内电解液中的溶剂均为去离子水。8.根据权利要求1所述的一种运用缓释技术电解产生高铁酸盐的方法，其特征在于阳极室内的次氯酸钠的浓度小于2mg/l。9.根据权利要求1所述的一种运用缓释技术电解产生高铁酸盐的方法，其特征在于阴极室内电解液中的电解质为可溶性盐。10.根据权利要求1所述的一种运用缓释技术电解产生高铁酸盐的方法，其特征在于步骤三中制备得到的高铁酸盐的浓度大于0.1mmol/l。

技术总结

一种运用缓释技术电解产生高铁酸盐的方法，涉及电化学制备高铁酸盐技术领域。本发明的目的是为了解决传统制备高铁酸盐方法如次氯酸盐氧化法、过氧化物氧化法和电化学方法存在对反应条件要求高、反应成本高、副产物多及易造成二次污染的问题。方法：选用H型双室电解槽，采用隔膜材料将阴极室和阳极室隔开，阴极设置在阴极室，阳极设置在阳极室，阴极室和阳极室内均加入电解液；同时向阳极室内加入缓释剂和次氯酸钠；将阴极和阳极通电开始电解，当阳极室内出现上层清液，继续电解至上层清液不再产生，完成运用缓释技术电解产生高铁酸盐。本发明可获得一种运用缓释技术电解产生高铁酸盐的方法。酸盐的方法。酸盐的方法。