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高铁酸钾是六价铁化合物,具有很强的氧化能力、优良的絮凝能力和高效的杀菌功效,无二次污染,是一种高效的绿色水处理剂,具有良好的发展前景。但高铁酸钾的制备工艺复杂、稳定性差、成本较高,仍没有实现大规模的工业生产。本文提出了在次氯酸盐氧化法制备高铁酸钾的过程中分步加入稳定剂的思路,研究了次氯酸盐制备过程中通氯时间、碱浓度、通氯量、反应温度等影响因素,在最佳工艺条件下,得到有效氯含量在15%左右,同时以熔融态硝酸铁为铁源,考察了铁源加入比、反应温度、反应时间、添加剂等因素对制备高铁酸钾的影响,确定了高铁酸钾最佳合成工艺条件。制备得到高铁酸钾产率为67%,纯度达到99%以上。通过SEM、EDS、XRD、IR等检测分析手段对制备的高铁酸钾产品的结构和性能进行了表征,表明制备产物符合高铁酸钾的属性。对高铁酸钾直接深度处理高浓度含砷废水进行了研究,利用高铁酸钾氧化-絮凝一体化工艺处理100mg/L模拟含砷废水,考察了Fe/As质量比、pH值、反应温度、反应时间等因素对砷去除效果的影响。结果表明,最优工艺条件为Fe/As质量比为3,pH值为6,温度为25℃,时间为30min,100mg/L模拟含砷废水经处理后砷的出水浓度低于10μg/L,达到《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)。基于热力学基本原理,研究了Fe3+-AsO43--H2O系热力学平衡和K2FeO4氧化三价砷热力学平衡。结果表明,pH值为2.53时,反应系统中的状态为两相共存,即固相(Fe(OH)3 (S)、FeAsO4 (S))和液相同时存在,而且FeAsO4的溶解度为10-3.06mol/L。pH值5-7时,只要氧化剂K2FeO4加入量等于化学计量就能使三价砷较完全氧化为五价且以FeAsO4沉淀,氧化速度快。本研究改进了固体高铁酸钾次氯酸盐氧化法的生产工艺,并将其应用于含砷废水的处理,取得了很好的效果,并基于热力学理论对高铁酸钾除砷的机理进行了探讨,为高铁酸钾的工业化应用提供了新的思路。