[发明专利]一种基于碳片镀铁制备高铁酸盐的方法

说明书

本发明公开了一种基于碳片镀铁制备高铁酸盐的方法，包括以下步骤：制备电镀液和电镀装置，采用双阳极电镀法，选择粗糙并且表面带有麻点、裂缝的碳片作为镀铁阴极，即阴极碳片，进行电镀，制备得到含有铁镀层的碳电极；制作电解槽装置，将电镀出的含有镀铁层的碳电极用蒸馏水冲洗并干燥；用NaOH中浸泡；得到的材料作为阳极材料，放置在阳极室内；碳棒作为阴极材料，放置在阴极室内；调节电压控制阴极电流密度为135A/m³，在混合碱溶液中电解，制备高铁酸盐。本发明利用碳片粗糙表面，结合电镀方法，在碳片表面镀上铁，得到的单质铁具有较好的活泼性能，本发明高铁酸盐的产率得到了显著提高，同时有效地克服了直接利用铸铁或铁丝网为阳极出现的铁表面钝化的问题。

技术领域

本发明属于化学化工领域，具体地说，涉及一种基于碳片镀铁制备高铁酸盐的方法。

背景技术

高铁酸盐是具有正六价的高价铁的含氧酸盐，在污水处理、杀菌消毒、电池能源等领域有一定的应用价值。目前合成高铁酸盐的方法主要有高温熔融氧化法、次氯酸盐氧化法和电解法。熔融法虽然可批量生产，但设备要求苛刻并且操作危险；次氯酸盐氧化法成本虽低，但操作程序复杂，污染较大，生产难成规模；电解法虽产率低、能耗大，但相对于高温熔融氧化法、次氯酸盐氧化法来说，电解法操作简单，不存在较大的操作危险性。但传统电解过程中铁阳极易钝化，阻碍高铁酸的制备。

发明内容

有鉴于此，本发明针对上述的问题，提供了一种基于碳片镀铁制备高铁酸盐的方法。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种碳片镀铁阳极电化学制备高铁酸盐的方法，包括以下步骤：

步骤1、含有铁镀层的碳电极的制备：制备电镀液和电镀装置，电镀装置包括电镀槽，所述电镀槽1内盛放有电镀液，电镀液内且在电镀槽的两端各放置有一个阳极碳棒，两个阳极棒通过第一导线相连接，电镀液内且在两个阳极碳棒之间设置有阴极碳片，阴极碳片上连接有第二导线；采用双阳极电镀法，选择粗糙并且表面带有麻点、裂缝的碳片作为镀铁阴极，即阴极碳片，进行电镀，制备得到含有铁镀层的碳电极；

步骤2、制备高铁酸盐：制作电解槽装置，电解槽装置包括电解槽，电解槽内设置有电解液，电解槽的两端设置有阴极室，中间为阳极室，阴极室和阳极室之间用Nafion117阳离子交换膜15隔开；将步骤1中电镀出的含有镀铁层的碳电极用30-40℃的蒸馏水冲洗并干燥；用NaOH中浸泡2分钟，去除表面的残余酸；得到的材料作为阳极材料，放置在阳极室内，阳极材料上连接有第四导线；碳棒作为阴极材料，放置在阴极室内，碳棒上连接有第三导线；调节电压控制阴极电流密度为135A/m³，在体积为750ml，浓度为14mol/L，V_NaOH：V_KOH＝3:1的混合碱溶液中电解，制备高铁酸盐。

进一步地，每升电镀液中含有50-600g氯化亚铁、2-50g氯化钠、0-5g氯化锰、0-10g硼酸，余量为水。

进一步地，每升电镀液中含有350g氯化亚铁、10g氯化钠、1g氯化锰、5g硼酸，余量为水。

进一步地，步骤1)中的电镀条件为：电镀液浓度为0.35g/ml，时间为35-45min：温度为25-40℃，pH控制为1-2，电镀电流密度为10A/dm²。

进一步地，阴极室与阳极室中的电解液体积之比为V_{两阴极室总体积}/V_{阳极室体积}＝1:5～5:1。

进一步地，NaOH的质量浓液为20％-30％。

进一步地，步骤2中的电解液为浓度为14mol/L，V_NaOH：V_KOH＝3:1的混合碱溶液。

与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：