[發明專利]一種利用低溫等離子體技術制備高鐵酸鉀的方法

有效

• 申請號: 202011021848.4
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112079393B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 黃濤;杜晶;宋東平;張樹文;金俊勛;周璐璐;劉龍飛;徐嬌嬌
• 申請（專利權）人: 常熟理工學院
• 主分類號: C01G49/00
• 分類號: C01G49/00;C02F1/28
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種利用低溫等離子體技術制備高鐵酸鉀的方法，包括以下步驟：(1)對氯化鐵水溶液進行低溫等離子體照射處理，得氯化鐵活化溶液；(2)將氫氧化鉀水溶液與氯化鐵活化溶液混勻，得堿激氯鐵活化漿；(3)對堿激氯鐵活化漿進行低溫等離子體照射處理，得高鐵酸鉀漿，烘干，得高鐵酸鉀。本發明制備工藝簡單，無需使用氧化劑，鐵轉化率最高可達97％；所制備的高鐵酸鉀具有較強的吸附性，pH適用范圍廣(1～13)，最高可去除垃圾滲濾液中98％COD、99％磷、99％氨氮、99％鉛。

技術領域

本發明涉及高鐵酸鉀的制備方法，尤其涉及一種利用低溫等離子體技術制備高鐵酸鉀的方法。

背景技術

垃圾滲濾液中既含有有機污染物，也含有重金屬、氨氮、磷等多種無機污染物，會對周邊水體和土壤造成嚴重污染，擾亂生態平衡。絮凝混凝技術因操作簡單和效果顯著的特點被廣泛應用于高濃度污染水體的處置或凈化。傳統混凝劑可去除垃圾滲濾液中部分污染物，但對有機物和重金屬捕獲效率較低且對處置環境較為敏感，pH適用范圍較窄。

高鐵酸鉀集氧化劑和絮凝劑為一體，氧化性強且其還原產物具有較強的吸附性能，是一種綠色、多功能水處理藥劑。目前高鐵酸鉀的制備方法主要包括干法和濕法兩類，制備過程不僅需用到氧化劑(次氯酸鈉和氧化鈉)，而且還需設置飽和堿洗置換過程，三價鐵轉化為六價鐵鹽的效率較低，制備過程復雜且較為危險。

發明內容

發明目的：針對以上問題，本發明提出一種利用低溫等離子體技術制備高鐵酸鉀的方法，制備工藝簡單，鐵轉化率高，可以同時實現對垃圾滲濾液多種污染物的高效去除。

技術方案：本發明所述的一種利用低溫等離子體技術制備高鐵酸鉀的方法，包括以下步驟：

(1)將氯化鐵溶于水中，配制氯化鐵水溶液，將氯化鐵水溶液置于低溫等離子體反應槽中，反應槽底部曝氣盤曝入氧氣，然后開啟電源進行低溫等離子體照射，得氯鐵活化溶液；

(2)將氫氧化鉀溶于水中，配制氫氧化鉀水溶液，將氫氧化鉀水溶液與氯鐵活化溶液混勻，攪拌均勻，得堿激氯鐵活化漿；

(3)將堿激氯鐵活化漿置于低溫等離子體反應槽中，反應槽底部曝氣盤曝入氧氣，然后開啟電源進行低溫等離子體照射，得高鐵酸鉀漿，烘干，研磨，得高鐵酸鉀。

其中，所述步驟(1)中氯化鐵水溶液的濃度為0.9～6.5mol/L，進一步優選為1～5mol/L；所述低溫等離子體照射的作用電壓為5～50kV，作用氣氛為氧氣，作用時間為0.5～2.5h。

所述步驟(2)中氫氧化鉀水溶液的濃度為0.5～5mol/L，進一步優選為0.5～4.5mol/L；所述氫氧化鉀水溶液與氯鐵活化溶液的體積比為0.9～3.5:1，進一步優選為1～3:1。

所述步驟(3)中低溫等離子體照射的作用電壓為5～50kV，作用氣氛為氧氣，作用時間為1～3h。

低溫等離子體照射過程中，高壓電極產生放電通道。氧氣分子在放電通道中發生電離和解離，生成氧自由基。水蒸汽在放電通道中發生電離和解離生成氫氧根自由基、氫自由基、水合電子。氧自由基與氫氧根自由基可直接將部分三價鐵轉化為高鐵酸根離子，另外將氯離子轉化為氯氣、氯酸根和高氯酸根。氯氣在水中可轉化為次氯酸根，次氯酸根、氯酸根和高氯酸根可進一步將部分三價鐵離子轉化為高鐵酸根離子。將氫氧化鉀水溶液與氯鐵活化溶液混合后，氫氧化鉀與氯鐵活化溶液中三價鐵離子反應生成沉淀。氫氧化鐵沉淀吸附高鐵酸根離子。將堿激氯鐵活化漿進行低溫等離子體照射，氧自由基、氫氧根自由基、次氯酸根、氯酸根和高氯酸根可均與氫氧化鐵沉淀反應，將其轉化為高鐵酸根。高鐵酸根與鉀離子結合生成高鐵酸鉀。

有益效果：與現有技術相比，本發明的顯著優點是：(1)本發明制備工藝簡單，無需使用氧化劑，鐵轉化率最高可達97％；(2)所制備的高鐵酸鉀具有較強的吸附性，pH 適用范圍廣(1～13)，最高可去除垃圾滲濾液中98％COD、99％磷、99％氨氮、99％鉛。