包覆型稳定性高铁酸钾的制备及其性能研究

发布时间：2017-08-06 10:02

  本文关键词：包覆型稳定性高铁酸钾的制备及其性能研究

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【摘要】：高铁酸钾(K2Fe04)是一种绿色多功能强氧化剂,在水处理领域有着广泛的应用前景。但由于自身稳定性差、储存过程易衰变,导致其活性成分含量低,在水处理过程不能充分发挥其应有的效能。为提高K2FeO4的稳定性,本文使用包覆剂采用熔融搅拌冷凝法对K2FeO4进行包覆处理,并探究包覆后K2Fe04的性能及其对原水的处理效果。首先,采用重结晶法对市售含量为20%(W/W)左右的K2FeO4产品进行提纯研究。实验得到的较佳提纯工艺条件为：5 mol/LKOH溶液溶解高铁酸钾原料,重结晶温度为25℃,重结晶时间为20min,环己烷用量为40ml,在65℃真空箱中干燥1h,重复3次上述操作,可以得到纯度高达97.96%的K2Fe04产品。通过IR、SEM、XRD分析可知,K2Fe04结晶物为具有正四面体晶型结构的柱状晶体。然后,选取聚乙烯蜡(PEW)、粒蜡、切片石蜡作为初选包覆剂,利用熔融搅拌冷凝法对K2Fe04进行包覆,考察了包覆品的包覆率、吸水率和释放率,通过三个指标的对比,最终选用PEW作为高铁酸钾的包覆剂。在此基础之上,进一步研究了工艺因素对PEW包覆品稳定性的影响及包覆品中K2Fe04在水中的释放规律。通过正交实验,得到PEW包覆型稳定性高铁酸钾制备的最佳工艺条件为：磁力搅拌温度为100±1℃,搅拌速度为500r/min,搅拌分散时间为40min,物料配比为8：1(W/W),在此条件下高铁酸钾的包覆率可达90%左右；根据IR、SEM、 XRD分析得知,PEW没有破坏K2Fe04成分。PEW包覆品具有一定的缓释特性,K2Fe04在水中的缓释趋势符合η=ktn释放动力学规律(R20.97),释放常数k随物料比的增加而降低,因此可通过调整物料比调节其缓释性。最后,以8：1物料比的PEW包覆品为净水剂,以长江南京段的微污染原水为处理对象,考察了该包覆品对长江水浊度、CODMn和氨氮的去除效果及影响因素,得到：在PEW包覆品为投加量为75～125mg/L(以K2Fe04计)、pH=5-9、反应时间为20min、搅拌速度为400r/min的工艺条件下,浊度、CODMn和氨氮的去除率分别可达97.46%、63.69%、36.54%,PEW包覆品与PFS联用的去除效果更好。
【关键词】：高铁酸钾 包覆 稳定性 吸湿性 缓释性 水处理
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ131.13
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-22
• 1.1 高铁酸钾的性质及其制备技术11-15
• 1.1.1 高铁酸钾的性质11-13
• 1.1.2 高铁酸钾的制备技术13-15
• 1.2 高铁酸钾的稳定性问题15-16
• 1.2.1 溶液中掺杂某种物质提高高铁酸钾的稳定性15
• 1.2.2 通过表面包覆提高高铁酸钾的稳定性15-16
• 1.3 高铁酸钾的测定16-19
• 1.3.1 滴定法测定高铁酸钾16-17
• 1.3.2 分光光度法测定高铁酸钾17-19
• 1.3.3 量气法测定高铁酸钾19
• 1.3.4 循环伏安法测定高铁酸钾19
• 1.4 高铁酸钾在水处理中的应用19-21
• 1.4.1 高铁酸钾的除藻作用19-20
• 1.4.2 高铁酸钾的杀菌消毒作用20
• 1.4.3 高铁酸钾氧化去除水中污染物20
• 1.4.4 高铁酸钾脱味除臭作用20
• 1.4.5 高铁酸钾的絮凝助凝作用20-21
• 1.5 本文的研究内容、目的和意义21-22
• 1.5.1 本课题研究的内容21
• 1.5.2 本课题研究的目的和意义21-22
• 2 高铁酸钾提纯工艺的探究22-33
• 2.1 实验部分22-25
• 2.1.1 实验试剂和仪器22-23
• 2.1.2 高铁酸钾提纯工艺与步骤23-24
• 2.1.3 高铁酸钾纯度测定24-25
• 2.2 结果与讨论25-30
• 2.2.1 KOH溶液浓度对重结晶效果的影响25-26
• 2.2.2 重结晶温度的影响26-27
• 2.2.3 重结晶时间的影响27-28
• 2.2.4 洗涤中环己烷用量的影响28-29
• 2.2.5 干燥温度的影响29
• 2.2.6 重结晶次数的影响29-30
• 2.3 高铁酸钾的表征30-32
• 2.3.1 IR表征30
• 2.3.2 SEM表征30-31
• 2.3.3 XRD表征31-32
• 2.4 本章小结32-33
• 3 包覆剂的筛选33-40
• 3.1 实验部分33-36
• 3.1.1 实验试剂和仪器33-34
• 3.1.2 包覆型稳定性高铁酸钾的制34
• 3.1.3 包覆型稳定性高铁酸钾性能测定34-36
• 3.2 结果与讨论36-39
• 3.2.1 不同包覆剂包覆品的包覆率比较36-37
• 3.2.2 不同包覆剂包覆品的吸湿性比较37-38
• 3.2.3 不同包覆剂包覆品的K_2FeO_4释放性比较38-39
• 3.3 本章小结39-40
• 4 PEW包覆型稳定性高铁酸钾制备及性能研究40-52
• 4.1 实验部分40-41
• 4.1.1 实验试剂和仪器40-41
• 4.1.2 PEW包覆型稳定性高铁酸钾的制备41
• 4.1.3 PEW包覆型稳定性高铁酸钾性能测定41
• 4.1.4 PEW包覆型稳定性高铁酸钾的表征41
• 4.2 结果与讨论41-51
• 4.2.1 工艺因素对PEW包覆品包覆率的影响41-43
• 4.2.2 高铁酸钾包覆工艺的优化43-45
• 4.2.3 PEW包覆品的仪器表征45-48
• 4.2.4 稳定性高铁酸钾吸湿性研究48-49
• 4.2.5 PEW包覆品高铁酸钾在水中的释放特性研究49-51
• 4.3 本章小结51-52
• 5 稳定性高铁酸钾净化处理长江原水的应用研究52-66
• 5.1 实验部分52-55
• 5.1.1 试剂与材料52-53
• 5.1.2 实验原水53
• 5.1.3 实验分析方法53-55
• 5.2 结果与讨论55-63
• 5.2.1 PEW包覆品对浊度的去除作用55-58
• 5.2.2 PEW包覆品对COD_(Mn)的去除作用58-61
• 5.2.3 PEW包覆品对氨氮的去除作用61-63
• 5.3 PEW包覆品与PFS复合使用效果的研究63-65
• 5.3.1 单独使用PFS投加量对长江水处理效果63-64
• 5.3.2 PEW包覆品与PFS联用对长江水的处理效果64-65
• 5.4 本章小结65-66
• 6 结论和展望66-68
• 6.1 结论66
• 6.2 创新点和展望66-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-73
• 附录73

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本文编号：629352