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《郑州大学》 2007年
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铁的不同价态之间的转化与氢氧化铁残渣的后处理

关彩霞  
【摘要】: 高铁(Ⅵ)酸盐具有极强的氧化性,在环境保护、水质净化和“绿色”高能电池开发等领域具有广阔应用前景。但是高铁(Ⅵ)酸盐具有不稳定性,不能够象液氯那样长期保存,这限制了它的大规模应用。为了更好地利用高铁(Ⅵ)酸盐,对它的基础研究显得优为重要。长期以来,人们认为高铁(Ⅵ)酸盐在碱性溶液中分解的产物为O_2和Fe(OH)_3沉淀,近来被证明这种认识是不完全的。该论文跟踪观察了Fe(Ⅲ)向Fe(Ⅵ)和Fe(Ⅳ)的转化过程,发现在此过程中存在着新的反应,这加深了对高价(Ⅳ、Ⅴ和Ⅵ)铁化学间相互反应的认识,又为高价铁化学的确立提供了依据;并又对反应后得到的氢氧化铁残渣进行了后处理,这对高铁酸盐的实际应用有积极的意义。 首先,采用分光光度法跟踪5种不同的Fe(Ⅲ)化合物(氢氧化铁、六氟合铁酸钾、聚合硫酸铁、硝酸铁和三氯化铁)分别与高碱度NaClO溶液共热到80℃时所发生的变化,发现Fe(Ⅲ)首先被氧化为Fe(Ⅵ);在聚合硫酸铁、六氟合铁酸钾和氢氧化铁参与的反应体系中,Fe(Ⅵ)在分解生成Fe(OH)_3沉淀的同时,还有Fe(Ⅵ)紫色溶液变成Fe(Ⅳ)绿色溶液的反应存在;在硝酸铁和三氯化铁参与的反应体系中,只有Fe(Ⅵ)分解生成Fe(OH)_3沉淀的反应存在。在反应过程中,聚合硫酸铁、硝酸铁所参与的反应体系中,前者生成Fe(Ⅳ)溶液浓度最高:1.25×10~(-3)mol·L~(-1),后者生成Fe(Ⅵ)溶液浓度最高:0.23mol·L~(-1)。 其次,取5份不同量的Fe(Ⅲ)分别与高碱度NaClO溶液共热到80℃反应,采用分光光度法依次跟踪5个反应体系,发现Fe(Ⅲ)首先被氧化为Fe(Ⅵ)紫色溶液,接着Fe(Ⅵ)快速分解生成Fe(OH)_3沉淀,同时体系中还存在着Fe(Ⅵ)氧化Fe(Ⅲ)生成Fe(Ⅳ)的反应。绿色的Fe(Ⅳ)溶液更稳定,且Fe(Ⅳ)的生成浓度随Fe(Ⅲ)加入量的递增而升高。 最后,将上述反应后所留的Fe(OH)_3残渣制成K_3[FeF_6]再与NaClO的高碱度溶液反应,第二次生成高铁(Ⅵ)酸盐溶液。随后用制得的含F~-的高铁(Ⅵ)酸盐溶液处理甲基橙有色配水,脱色率可达95%以上,处理后的水体中F~-离子残留量低于国家排放标准。
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:O614.811

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