[发明专利]一种高效电解制备固体高铁酸钾的五槽装置及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高效电解制备固体高铁酸钾的五槽装置及其制备方法，采用三阳极室夹两阴极室的五槽隔膜式电解槽，电解槽阳极室与阴极室间的隔膜采用全氟磺酸离子膜Nafion117，阳极为多层铁丝网，阴极为泡沫镍电极，阳极电解液为含有添加剂的14mol/L的KOH水溶液，阴极电解液为14mol/L的KOH水溶液，在60℃的水浴锅中以表观电流密度为0.5‑3mA/cm2恒流直流电解铁丝网阳极，经纯化后可得到20.52‑38.15g纯度大于90％的固体高铁酸钾，相应电流效率为72.15％‑87.56％，相应的电合成浓度为45.97‑77.04g/L。本发明不会对环境产生污染，电流效率高，单次实验生产的高纯度固体高铁酸钾产量大，电解液和电极均可循环利用，产品综合生产成本较低，同时本发明制备工艺操作简单，可用于现场、连续和大量生产高纯度固体高铁酸钾，易于工业化生产和实际应用。

技术领域

本发明涉及电解制备高铁酸钾技术领域，具体涉及一种高效电解制备固体高铁酸钾的五槽装置及其制备方法。

背景技术

高铁酸钾作为一种水处理剂，兼具极强的氧化性和良好的絮凝效果，在水处理领域有巨大的应用前景。在酸性条件下(Ph2)，高铁酸钾比氯、臭氧、过氧化氢和高锰酸钾等常见水处理氧化剂具有更高的氧化还原电位，能有效氧化多种有机污染物和无机污染物。此外，高铁酸钾的还原水解产物Fe(Ⅲ)还具有较好的絮凝效果，是一种高效、无毒副作用的无机絮凝剂。与传统水处理氧化剂和絮凝剂相比，高铁酸钾可以同时扮演氧化剂、消毒剂和混凝剂等多重角色，且不产生其它对人和环境有害的衍生物。总之，高铁酸钾是一种安全、高效的多功能绿色水处理剂。

目前国内外主要有熔融、次氯酸盐氧化和电解3种制备高铁酸钾的方法。

熔融法又称干法，是指在氢氧化钠或氢氧化钾存在条件下，将铁、铁盐或氧化铁与碱金属的过氧化物混合，然后在高温条件下发生熔融反应生成高铁酸钠或高铁酸钾的方法。熔融法虽然产品批量较大，但该方法因在升温过程中能够引起爆炸而十分危险，并且制得的固体高铁酸钾纯度较低。

次氯酸盐氧化法又称湿法，该方法主要原理是首先将制备的氯气通入强碱性溶液生成次氯酸盐溶液，然后用次氯酸盐溶液将Fe(Ⅲ)盐氧化为高铁酸盐，直接或者再通过饱和KOH溶液碱洗后得到高铁酸钾。湿法制备高铁酸钾虽然有较高产率和纯度，但由于制备过程中需要制备氯气，使得操作比较繁琐，同时对设备的气密性和耐腐蚀性有较高要求。

电解法制备高铁酸钾的主要原理：在高浓度强碱溶液中电解铁材料阳极，直接或间接制得高铁酸钾。电解法尤其是直接电解法因具有操作简单、所需药剂种类较少、工艺环保安全、产品纯度较高和综合成本较低等一系列优点而成为目前研究人员高度关注的方法。目前电解制备方法中电流效率低、单次电解制备产量少、综合成本高的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效电解制备固体高铁酸钾的五槽装置及其制备方法，单次制备产量较大、电流效率较高、综合成本较低，并且所述铁丝网和阳极液均可以循环使用，能够连续现场生产，电解过程也不会对环境产生污染

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种高效电解制备固体高铁酸钾的五槽装置，包括电解槽，所述电解槽由四个竖直设置的隔膜分隔成三个阳极室和两个阴极室，两个相邻的所述阳极室之间均设有一个阴极室，所述阳极室和阴极室内分别加入阳极电解液和阴极电解液，所述阳极室和阴极室内分别装有连接导线的阳极和阴极，所述阳极为具有电子导电性且含铁量高于99％的多层铁丝网，阴极为泡沫镍。

在优选的实施方案中，所述隔膜为全氟磺酸离子膜Nafion117。

在优选的实施方案中，单个所述阳极室与单个阴极室的容积比为1:2。

在优选的实施方案中，所述阳极室和阴极室内均设有电极固定插槽。

一种高效电解制备固体高铁酸钾的制备方法，包括以下步骤：