鐵電池高鐵酸鹽的制備方法

?高鐵酸鹽是一種由六價鐵酸根與金屬離子組成的鹽類,其通式為Mx FeO4. 高鐵酸鹽的放電產(chǎn)物為Fe (OH) 3 和水合氧化鐵,對環(huán)境無污染并能起到凝絮作用,保護環(huán)境. 原料鐵資源豐富,價格低廉,故可稱其為新型“高能綠色環(huán)保”電池。

高鐵酸鹽的制備方法

　　高鐵酸鹽的制備方法主要分為化學(xué)法和電化學(xué)法兩種。化學(xué)法又可分為次氯酸鹽氧化法、過氧化物氧化法。電解法主要是利用電化學(xué)方法合成。

１、次氯酸鹽氧化法

　　該方法是使用鐵鹽在堿性溶液中生成氫氧化鐵,再用次氯酸鈉將Fe3 +氧化成高鐵酸鈉,除去沉淀,加入過量的氫氧化鉀,再經(jīng)分離、洗滌純化、干燥即可得到所需產(chǎn)品。

Fe3 + + 3OH- = Fe (OH) 3

2 Fe (OH) 3 + 3ClO- + 4OH- =2 FeO42- + 3Cl- + 5H2O

FeO42- + 2K+ = K2 FeO4

　　該法以次氯酸鹽為氧化劑,容易產(chǎn)生有毒的氯氣,而且工藝條件需嚴(yán)格控制,程序繁瑣,無法實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

2、過氧化物氧化法

　　該方法又稱為熔融法,是將堿金屬的過氧化物與鐵、鐵鹽或氧化鐵混合在500～1 000 ℃中熔融,反應(yīng)生成高鐵酸鹽。

Fe + 3Na2O2 =Na2 FeO4 + 2Na2O

Na2 FeO4 + 2KOH = K2 FeO4 + 2NaOH

　　該法反應(yīng)溫度較高,成本較大,干燥環(huán)境不易控制。

3、電解氧化法

　　該方法是鐵陽極在濃堿溶液中電解發(fā)生氧化反應(yīng)生成高鐵酸鹽, 再加入KOH 使之轉(zhuǎn)化為K2 FeO4 沉淀下來。

陽極反應(yīng): Fe + 8OH- = FeO42- + 4H2O + 6e

陰極反應(yīng): 2H2O + 2e =H2 + 2OH-

總反應(yīng): Fe + 2OH- + 2H2O = 2FeO42 - + 3H2
????????????? FeO42 - + 2K+ = K2 FeO4

　　該法反應(yīng)過程容易控制,不需要任何化學(xué)氧化劑,是一種綠色無污染的方法. 但是對電解槽和隔膜的材質(zhì)要求較高,金屬鐵在陽極易鈍化,高鐵酸鈉的不穩(wěn)定,以及電流密度、電解溫度、電解時間等因素都會影響電流效率。

??????? 為了改進制備方法工業(yè)自動化網(wǎng)，最近一些專家提出一種電解-電滲方法制備高鐵酸鉀。電解電滲法制備K2 FeO4 , 以14 mol/L 的NaOH為電解液,白口鑄鐵在陽極室被電解生成Na2 FeO4 , Fe + 2OH- + 2H2O = FeO42 - + 3H2. 然后在外加直流電場作用下,利用多孔陶瓷膜的電滲性能,使生成的Na2 FeO4 溶液濃縮,并進一步與KOH反應(yīng)得到K2 FeO4。