[发明专利]采用一步法电化学制备高铁酸钾固态粉末的方法

说明书

技术领域

本发明属于高铁酸盐的制备技术，具体是涉及一种采用一步法电化学制备高铁酸钾(K₂FeO₄)固态粉末的方法。

背景技术

高铁酸盐是一类性能优异的氧化剂。其中，K₂FeO₄(或Na₂FeO₄)作为水处理剂，具有氧化、吸附和絮凝去除污染物的协同功能以及比氯系氧化剂更强的杀菌消毒作用。其反应产物为氧化铁或氢氧化铁，不会引起二次污染，也不会破坏大气臭氧层，是取代现行氯气净水剂的最佳选择。K₂FeO₄及其它高铁酸盐作为氧化剂有许多独特的性能，对很多有机反应具有较高的选择性和广泛的适应性。K₂FeO₄或其它高铁酸盐作为环保型高能超铁电池的正极材料的研究已经得到广泛的关注，具有巨大的开发应用潜力。由于其未来的发展前景十分诱人，因而对高铁酸盐的制备和性质研究已成为当今化学领域的热门课题。

高铁酸盐作为化学试剂获得广泛应用的关键是其稳定产品的合成。目前高铁酸盐的制备有三种方法：次氯酸盐氧化法、热融法和电解法。由于次氯酸盐氧化法和热融法制备过程复杂，涉及较多化学药品和能量的消耗，操作过程较难控制，成本比较昂贵。电解氧化法以其操作简便安全、化学试剂消耗少、产物纯净、对环境无污染而赢得人们的青睐。

电解氧化法的基本原理是，将金属铁电极在苛性碱阳极液中用直流电电解氧化生成高铁酸盐。美国专利US4435257提出一种用隔膜电解槽，在NaOH溶液中用直流电将铁阳极或NaOH阳极液中的三价铁氧化成Na₂FeO₄溶液的方法。美国专利US44358256提出一种利用电解法所制备的Na₂FeO₄溶液来制备K₂FeO₄固体的方法。中国专利CN97116358.8提出一种用多级并联的隔膜式电解槽制备含Na₂FeO₄和Al₂O₃复合高铁铝水处理絮凝剂的方法。中国专利CN200710042875.8公开了一种在添加了KIO₄和NaCl复合添加剂的NaOH溶液中电解白口铸铁制备高铁酸钠继而制备高铁酸钾的工艺方法。

由电解法所制Na₂FeO₄溶液的浓度较低，只适合于现场使用而不能长期保存；同时该液态产品其NaOH浓度较高，直接用作水处理剂受到限制。通常是将Na₂FeO₄与KOH发生复分解反应转变成K₂FeO₄固体析出。然而这样操作不但使工序增多、高铁酸盐的收率降低，更严重的是所产生的大量混合碱无法直接循环利用。虽有报道一种利用NaOH和KOH混合碱作为阳极液电解铁阳极直接制备K₂FeO₄固体的方法(Electrochem.Comm.，2002，4，764-766)，然而其所制备的K₂FeO₄纯度和电流效率均较非常低。