郭士成林秋华

(临沂师范学院化学系 山东临沂 276005)

按语：高铁酸钾是一种新型、高效、多功能水处理剂，具有非常广阔的应用前景，已经被多套新课程课标教材选做教学素材。本站特撷取相关文章，以飨读者。

（1）化学实验室－新型净水剂高铁酸钾的制备

（2）教学素材－高铁酸钾与饮用水处理

1702年，德国化学家GeorgStahl最先发现并报道了高铁酸钾，而对其真正的研究是Fremy于1841年开始的。一百多年以后，Schreye和Thompson在实验室首次用次氯酸盐和三价铁盐合成了高铁酸钾。在随后的40年中，人们提出了不少工业制法，如电解法、高温过氧化物法等。在应用研究方面，以高铁酸钾为基础，已制备出了多种碱金属、碱士金属和过渡金属的高铁酸盐，用于理想的磁记忆材料；代替二氧化锰作干电池的阴极材料；作有机化学反应的选择性氧化剂等。近10年来，国内研究较多的是高铁酸钾的湿法制备及其在水处理方面的应用。笔者参与了临沂市“沂河水资源调查与保护”课题研究，在查阅大量资料和充分论证的基础上，选定高铁酸钾为水处理剂，对高铁酸钾的制备和应用进行了大量实践。研究表明，高铁酸钾的确是一种新型、高效、多功能水处理剂，应用前景广阔。

1 高铁酸钾的性质

高铁酸钾的结构式为：

FeO₄^2-具有正四面体结构，是构成高铁酸钾晶胞的基本结构单元。每个晶胞中含有4个K₂FeO₄分子。

高铁酸钾属正交晶系，与K₂SO₄、K₂CrO₄和K₂MnO₄异质同晶。

纯高铁酸钾是具有黑紫色光泽的微细结晶粉末，含杂质(如KCl、KOH)的高铁酸钾呈灰黑色。干燥的高铁酸钾在198℃以下是稳定的，受热分解为氧化铁(Ⅲ)、金属氧化物和氧。

高铁酸钾极易溶于水，形成类似于高锰酸钾溶液紫红色的溶液。此溶液极不稳定，数分钟后明显分解，变为棕黄色浑浊溶液，这是因为高铁酸钾有很高的标准电极电势的缘故:

高铁酸钾是比KMnO₄、O₃、Cl₂、ClO₂氧化性更强的氧化剂，可氧化水而自身分解:

所以，含水分的高铁酸钾产品容易失效，其水溶液也不稳定。但溶液的pH大小对K₂FeO₄的分解有影响，pH=11.5～13.5时，FeO2-4比较稳定，几乎不分解。pH越低，FeO₄^2-分解越快。研究表明，Fe、Ni、Co、Hg、V、Cr、Pb及铂系金属的高价离子和还原性的杂质，将促进高铁酸钾的分解。而I^-、PO₃^-4、SiO₂^-3、Cu²⁺离子有助于高铁酸钾的稳定。另外发现，在较低温度下，用H₂O₂除去还原性杂质后的水配制K2FeO4溶液保存时间更长。

2 高铁酸钾在饮用水处理中的应用

高铁酸钾是20世纪70年代以来开发的新型水处理剂。80年代日本加藤健司等人对高铁酸钾杀菌效果作了较详细的探讨，日本已有小规模水处理方面的应用。近10年来，我国对这方面的研究也不断深入，已取得可喜成果。

2.1高铁酸钾的使用方法

高铁酸钾的使用方法比较简单，可直接投入水中，快速搅拌；也可配成水溶液，在几分钟内用泵加入源水抽水管中，连续加入。实践表明，高铁酸钾与絮凝剂如聚合氯化铝(PAC)联用，可大大提高高铁酸钾杀菌、灭藻、去浊、脱臭的效果。

2.2高铁酸钾的作用与效果

研究表明，高铁酸钾作水处理剂时，适宜pH为7.0～8.5，高铁酸钾分解快，产生原子态的氧，具有很强的杀菌、灭藻能力。高铁酸钾分解后生成的Fe(OH)₃对各种阴阳离子有吸附作用，对杂质有絮凝作用。据报道:水样细菌总数为21600个/mL时，加入K₂FeO₄(6.5～7.5)mg/L，消毒20min，细菌总数降为(11～17)个/mL，大肠杆菌由23800个降为3个。水样藻类总数为2.4×107个/L，投加K₂FeO₄1.2mg/L，与PAC联用，藻类总数降为5.2×10⁵个/L，达到饮用水标准。K₂FeO₄用量为20mg/L时，CODCr去除率大于90%。水样中邻氯苯酚含量为4mg/L时，加入60mg/LK₂FeO₄，氧化10min，去除率可达99.3%。水中S^2-为25.33mg/L时，加入45mg/LK₂FeO⁴，30min后，S^2-可降至0.5mg/L；当CN^-为10.3mg/L时，加K₂FeO₄75mg/L，可去除99.15%。我们取沂河水进行试验，源水pH=7.6，加K₂FeO₄1.4mg/L，浊度由8.3降为3.2，叶绿素下降较少，但藻类总数由3×107个/L下降到4.1×105个/L，水腥味去除。

高铁酸钾对水体中的金属离子如Mn²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺、Cr³⁺也有很强的去除能力。高铁酸钾可将水体中的H₂S、CH₃SH氧化为SO₄^2-，将NH₃氧化为NO^-3。对没有受到严重污染的河水、江水、湖水等水质，可用河砂过滤或明矾澄清后，加适量K₂FeO₄进行杀菌消毒处理。若加K₂FeO₄浓度为(5～6)mg/L，杀菌率可达99%，色度和浊度也明显下降，而且口感好，可达饮用水标准。

2.3高铁酸钾作水处理剂的优越性

高铁酸钾是一种集氧化、吸附、絮凝、杀菌、灭藻、去浊、脱色、除臭为一体的新型、高效、多功能水处理剂。而且，不会像氯源水处理剂如液氯、漂白粉、漂白精那样会产生致癌、致畸的三氯甲烷，无二次污染，安全性好。

高铁酸钾作水处理剂，使用方便，适宜pH范围宽(pH=7.0～8.5)，是一种理想的绿色水处理剂。

3 结束语

高铁酸钾作饮用水处理剂其优越性毋庸置疑，其研制和应用也日趋受到人们的关注。但是，高铁酸钾的制备手续复杂，腐蚀性强，产品稳定性差，特别是工业化生产进展缓慢，国内尚无高铁酸钾产品上市，其应用也受到限制。所以，为加快高铁酸钾的生产与应用，尽快开发出高效、低耗、无污染的工艺和高纯度产品，广泛用于饮用水处理，仍需化学同仁做出不懈的努力。

（注：本文摘编自《高铁酸钾与饮用水处理》化学教育2005年第1期）