綠色水處理藥劑高鐵酸鉀在水處理中的應用研究進展

馮雪玉

（西北師范大學實驗中學  甘肅蘭州  730000）

摘要：高鐵酸鉀是一種環境友好型多功能水處理劑。綜述了高鐵酸鉀在水處理中的應用研究進展，分析了高鐵酸鉀聯用技術的協同作用，指出了目前存在的主要問題和今后的發展方向，以期待為高鐵酸鉀的深入研究其在水處理中的應用提供一定的借鑒作用。

關鍵詞：高鐵酸鉀   氧化劑  消毒劑   混凝劑

中圖分類號：X703      文獻標識碼：A     文章編號：1674-098X(2011)10（a）-0002-01

 

高鐵酸鉀（K2FeO4）是20世紀70年代以來開發的新型多功能水處理劑，它是一種比高錳酸鉀、臭氧和氯氣的氧化能力還強的多氧化劑，適用PH值范圍廣，可認去除有機和無機污染物，尤其對難降解有機物具有特殊功效。它的還原產物鐵還具有較好的吸附和助凝效果。在飲用水的深度處理方面具有高效、無毒副作用等優越性。因此，針對于高鐵酸鉀的研究和應用得到了較為廣泛的關注。

1 高鐵酸鉀在水處理中的應用

1.1 去除水中無機污染物

  高鐵酸鉀可去除水中有害、有毒無機物：將水中的As(Ⅲ)氧化成As(v)砷；將CN^-氧化為NO^2-、NO^3-和HCO^3-；對硫化物、硫氰根、亞硝酸根、亞鐵氰根等有明顯的氧化去除效果；對Pb²⁺、Cd²⁺、Cr³⁺、Hh²⁺等重金屬離子及放射性核素等有吸附、沉降作用，能使水中的钚和镅達到放射性物質殘留標準。

1.2去除水中有機污染物

   研究表明萘和三氯乙烯可被高鐵酸鉀完全氧化；高鐵酸鉀可去除含鏈烴、芳烴等含油污水。水中許多有機污染物如：羧酸、氨基酸、苯、氯苯、苯酚、硝基苯、有機氮化物、脂肪硫、亞硝基胺、硫脲等可被高鐵鹽氧化降解。水中活性染料如：偶氮雙鍵、胺基、酚基、磺酸基等生色基團可被高鐵酸鉀氧化破壞、降解和脫色。分散染料的去除主要是由期分解產生的Fe(OH)₃的絮凝作用。

1.3消毒

  高鐵酸鉀對大腸桿菌有良好的滅活作用，期滅活效率隨PH值的降低而升高。高鐵酸鉀的滅活效率優于次氯酸，他對QB噬菌體的滅活作用受自身嘗試和接觸時間的影響；高鐵酸鉀退后仍有滅活作用，說明高鐵酸鉀分解的抵抗性強于帶負電微生物，Gilbert等證明，1.2-6mg/L的高鐵酸鉀可殺滅水中大腸桿菌。席德孚等用高鐵酸鉀（6mg/L）作殺滅水中大腸桿菌試驗，作用30min后殺滅率達99.9%。而且FeO2-4有較寬的PH范圍（5-12）。覃長林等1997年報道，5.0-6.0mg/L的高鐵酸鉀可殺滅水中大腸桿菌，殺率達99.95%-99.99%。

1.4 飲用水源的除藻

   高鐵酸鉀能夠氧反破壞灌細胞的表面結構，造成藻細胞表面鞘套的卷繞，并可能使細胞的外鞘開裂，致使胞內物質外流。雷慶鐸等研究了高鐵酸鉀對藍藻中的微囊藻毒素的去除效果，結果表明：K2FeO4能夠有效地去除水中的微囊毒素，當PH分別為2和10時，去除率分別為94.51%和87.96%.

1.5絮凝作用 

  高鐵化合物在氧化降解有機物和微生物的過程中，FeO^2-₄被還原為Fe³⁺或Fe(OH)₃,而Fe³⁺或Fe(OH)₃很好的絮凝劑，這說明高鐵化合物水處理劑具有雙重功效。何文麗等采用燒壞試驗考察了投加高鐵酸鉀強化混凝去除礦井水中鉛、鎘、鐵、錳的效果，結果表明：在PH為8-10的范圍內對鉛、鎘、鐵、錳有較好的去除效果，去除率可分別達到約95%、61%、97%和92%，處理后礦井水中重金屬含量可以達到飲用水標準。

1.6高鐵酸鉀的聯用技術

  沈希裴研究表明：通過比較單獨高鐵酸鉀或單獨臭氧以及聯用處理100mg/L活性艷紅X-3B模擬廢水的脫色效果和COD去除率，結果表明，聯用處理4min后完全脫色，COD的去除率達46%。聯用處理的脫色效果明顯好于單獨電暈處理和單獨臭氧處理。馬艷等研究發現由于高鐵酸鉀具有氧化選擇性及不穩定性等缺點，有必要發展高鐵酸鉀聯用技術，結合國內外的研究進展，分析了高鐵酸鉀聯用技術的協同作用，認為高鐵酸鉀與光催化協同作用明顯，可大幅提高光催化效率，加速污染物去除，在環境治理領域有著廣闊的應用前景。

2 高鐵酸鉀在水處理中的應用研究展望

  高鐵酸鉀在具有很大的開發應用價值，但難于制備和穩定，是其一直未能在水處理中應用的關鍵問題。我國近來研制的高鐵酸鉀穩定性顯著提高，并能夠批量生產，對不同地區、不同各類的水質進行處理均取得了良好的效果。

今后，高鐵酸鉀在飲用水的處理領域的應用研究可以關注幾個方面：研究高鐵酸鉀強化與拓寬現行常規給水處理工藝的凈水效能，可不改變現有工藝流程、不增加大的附屬設備，是比較適合我國國情的水處理技術，具有廣闊的研究開發前景；研制以高鐵酸鉀為消毒劑，不可降解的無毒性高分子為載體的控釋長效消毒劑，以期解決消毒劑持久性、安全性和貯存運輸的問題，具有很好的實用開發價值和應用空間；以高鐵酸鉀為消毒劑和助凝劑，輔以高效混凝劑，研制一種集澄清、消毒為一體的多功能凈水復合藥劑，對于提高部隊野外飲水保障能力具有重要的意義。

【1】       Sharma V K Potassium ferrate  2002(6):143-156

【2】       張秀麗，廖廣漢，賈漢東。穩定高鐵酸鉀殺菌的研究，中國衛生檢驗雜志。2000,10(12):174-175

【3】       覃長林，劉玉蓮。非氯型消毒劑高鐵酸鉀的合成[J].精細化工。1997，14（5）：1-2.

【4】       雷慶鐸，孟春芳，申明召。高鐵酸鉀對微囊藻素的去除效果探討[j].水生態學雜志，2009，2（5）：111-114.

【5】       何文麗，桂和榮，苑志華。高鐵酸鉀混凝去除礦井呂水的鉛、鎘、鐵、錳【J】。工業水處理，2009，29（10：83-85）。

【6】       沈希裴。高鐵酸鉀與臭氧聯用處理印染廢水的試驗研究[D].浙江：浙江工業大學。2009.

【7】       馬艷，高乃云，楚文海。高鐵酸鉀及其聯用技術在水處理中的應用[J].水處理技術2010，36（1）：10-13

【8】       楊文偉，等。高鐵酸鉀在水和廢水處理中的應用/[J].科技創新導報，2010，3：115。

【9】       孫策。高鐵酸鉀氧化降解苯酚過程中無機鹽的影響[J].