摘要高鐵酸鉀是一種新型的環境友好型多功能水處理劑。介紹了高鐵酸鉀的特性，綜述了高鐵酸鉀在水質的改善及廢(污)水處理中的研究與實踐所取得的成果，重點討論了高鐵酸鉀在水產養殖方面的應用及前景。 關鍵詞高鐵酸鉀;水處理劑;水產養殖;應用前景 AbstractPotassium ferrate(Ⅵ) is an environmentally friendlly multifunction water treatment agent. The properties of potassium ferrate(Ⅵ) was introduced. The achievements of research and practice in the field of improving the quality of drinking water and waste water treatment were reviewed. The application and prospects of potassium ferrate(Ⅵ) in the aquaculture were emphatically discussed. Key wordspotassium ferrate(Ⅵ);water treatment agent;aquaculture;prospects 高鐵酸鉀是20世紀70年代以來開發的新型水處理劑。1841年美國學者Fremy首次合成了高鐵酸鉀，用于水處理中，可同時發揮氧化、吸附、絮凝、助凝、殺菌等作用。高鐵酸鉀的氧化能力很強，在酸性和堿性條件下的氧化還原電位分別為2.20 V和0.72 V，分解產生的中間產物氫氧化鐵膠體是高效吸附絮凝劑，最終產物是鐵銹，因此被譽為“環境友好型氧化劑”[1]。 高鐵酸鉀的制備方法主要有:次氯酸鹽氧化法、電解法和高溫氧化法等。次氯酸鹽氧化法又稱濕法氧化，此方法研究較早技術相對比較成熟，生產設備投資少，得到的產品純度和產率都較高;但操作麻煩，工藝控制嚴格。電解法是目前研究較多的一種方法，操作簡單方便靈活;缺點是耗電多，能耗大，副產物較多，產品純度不高。高溫氧化法即熔融法，其優點是反應物少，發反應少，最終高鐵酸鉀產品的純度很高，而且反應的產率較高;但反應需在高溫、密封、干燥的環境下進行，再加上反應有過氧化物參與，因而需嚴格控制操作條件，以免引起爆炸[2-3]。 高鐵酸鉀的固體為黑紫色晶體，極易溶于水，水溶液呈紫紅色。高鐵酸鉀為正四面體結構，Fe原子位于四面體中心，4個氧原子位于四面體的4個頂角上，而且4個氧原子等價[4]。干燥的高鐵酸鉀在常溫下可長期穩定存在，198 ℃以上開始分解。但含水分的高鐵酸鉀熱穩定性明顯下降，80 ℃迅速分解為Fe(OH)3[5]。高鐵酸鉀中鐵離子為+6價，處于鐵元素的最高價態，氧化性較強，高鐵酸鉀在整個pH值范圍內都有很強的氧化性[6]。 1高鐵酸鉀在水處理中的應用 1.1去除水中有機污染物 高鐵酸鉀的氧化作用是去除有機污染物的首要功能。朱啟安等[7]研究表明，在反應溫度為36 ℃、水的pH值約為7的條件下，對2，4，6-三氯酚濃度為10 mg/L的配水采用100 mg/L的高鐵酸鉀氧化處理5~8 min后，對2，4，6-三氯酚含量降為0.08 mg/L;曲久輝等[8]研究了高鐵酸鉀對水中微量鄰氯苯酚的去除效果，結果表明，鄰氯苯酚的質量濃度為4 mg/L時，加入60 mg/L的高鐵酸鉀氧化處理10 min，對鄰氯苯酚的去除率可達99.3%。此外，高鐵酸鉀還可用于乙醇胺、醇、羧酸、胺、羥酮、氫醌、苯胺、肟和SCN-等化合物的氧化去除。 化學需氧量(COD)是反映水的污染程度的重要綜合性指標之一。高鐵酸鉀有強氧化性，可氧化水中的還原性污染物降低COD值。羅志勇等[9]研究了當生活污水中COD為136.1 mg/L，室溫下高鐵酸鉀的投加量為10 mg/L時，COD的去除率為50%以上;當高鐵酸鉀的投加量為20 mg/L時，COD的去除率達96%以上;吳小倩等[10]采用自制的高鐵酸鉀深度處理垃圾滲濾液二級生化處理出水，結果表明當pH值為6，高鐵酸鉀投量為110 mg/L，反應時間為30 min時，對COD的去除效果最好。 1.2去除水中無機污染物 相對有機污染物而言，高鐵酸鉀的強氧化性更容易氧化含硫(S6+、S4+、S2-)、氰(CN-)、砷(As3+)等無機物。高鐵酸鉀氧化水和廢水中的無機還原物的反應時間較短，一般以分鐘計，有些反應甚至幾秒鐘之內完成[11]。當pH值為5.95，加入高鐵酸鉀濃度為45 mg/L時，水中S2-濃度從25.33 mg/L降至0.33 mg/L[12-13]。高鐵酸鉀對廢水中CN-這種毒性極強的物質去除效果也十分顯著，當pH值為11.20，加入高鐵酸鉀濃度為75 mg/L時，水中CN-濃度從10.00 mg/L降至0.085 mg/L[12-14]。另外，曲久輝等[15]研究表明高鐵酸鉀對飲用水中的氨氮也有一定的去除作用，當二者摩爾比為4∶1時，對高濃度的氨氮(8~10 mg/L)去除率在60%左右;對較低濃度的氨氮(2.5~3.0 mg/L)去除率在40%左右。 1.3去除水中重金屬污染物 高鐵酸鉀對水中重金屬離子有很強的去除能力。高鐵酸鹽去除水中重金屬主要是由于其在水中分解后產生的氫氧化鐵膠體沉淀的吸附和共沉作用。鐵氧化物對鉛和鎘的吸附容量要高于銅和鋅，試驗結果表明，高鐵酸鉀預處理鉛和鎘表現出更高的去除率，說明高鐵酸鉀分解后的水解產物對鉛、鎘的吸附作用較好，其吸附性質與鐵氧化物相近。溶液的pH值是重金屬去除率的一個重要影響因素，酸性條件(pH值為4)下的去除率都比較低，而堿性條件下的去除率要比酸性條件下高得多[11]。廖蔚峰等[16]研究表明，高鐵酸鉀對單一重金屬離子Cu2+、Pb2+、Cd2+、Cr2+的脫除效率分別為98.0%、98.9%、98.6%、94.5%。 1.4用于殺菌消毒 關于高鐵酸鉀用于殺菌消毒作用的研究，國內已有很多報道。高鐵酸鉀的強氧化性能夠破壞細菌的細胞壁、細胞膜以及細胞結構中的酶，抑制蛋白質及核酸的合成，阻礙菌體的生長和繁殖，起到殺死細菌的作用。高鐵酸鉀溶液濃度為10~40 mg/L時，接觸時間為5 min即對細菌繁殖體，如大腸桿菌、金黃色葡萄球菌具有較強的殺滅作用，殺滅率達100%;對真菌也有一定的殺滅作用，殺滅率達99.50%以上[17]。覃長森等[18]在37 ℃，加高鐵酸鉀到水樣中至濃度為5.6~6.0 mg/L時，其消毒殺菌效率為99.95%~99.99%。