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高铁酸钾一种新型的水产绿色环保消毒剂

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高铁酸钾一种新型的水产绿色环保消毒剂

随着人们保健意识的不断增强,水产品质量好坏直接关系到人的健康问题,从而对水产品消毒剂也提出了更高要求。自1980年以来,水产从原来普遍使用漂白粉逐渐过渡到二氯异氰脲酸钠及三氯异氰脲酸钠、溴制剂、碘制剂,或以此类原料为主要成分的复合消毒剂,但含氯、溴制剂消毒时会产生氯仿、溴仿等有机致癌物,同时产生大量的三卤甲烷(THMs),不仅影响水质,而且对水产动物有强烈的刺激和致癌作用,直接对人的身心健康构成威胁。因此,寻找一种高效、低毒,绿色、健康使用简便的新型消毒剂,已成为广大养殖者的迫切要求和愿望。

一、高铁酸钾的化学性质

高铁酸钾(potassium ferrate)是20世纪70年代以来开发的一种继臭氧、过氧化氢、二氧化氯之后一种新型水处理剂,它能快速杀灭水中的细菌和病毒,且不会生成三氯甲烷、氯代酚等次级衍生物。纯高铁酸钾是一种暗紫色、有金属光泽的粉末状晶体,其化学分子式为K2FeO4,热稳定性稍差,溶液的pH对其稳定性的影响很大,当pH值为10-11时非常稳定;当pH值为8-l0时,稳定性有所下降;而当pH<7.5时,稳定性明显下降,其溶液在微酸性(pH值为4-5)条件下很快分解,放出氧气,并析出具有高度吸附活性的无机絮凝剂Fe(OH)3。干燥或溶于强碱溶液的高铁酸钾,在室温下很稳定,高铁酸钾氧化还原电位在酸性条件下为2.20 V,碱性条件

下为0.72 V,是一种比高锰酸钾(1.659 V)和次氯酸盐(1.49 V)更强的氧化剂。

二、高铁酸钾的作用机理

首先,从氧化还原电极电位值可以看出,高铁酸盐有很强的氧化能力,可以氧化多种无机、有机物质,如NH3、S2O42-、SCN-、H2S、醇、酸、胺、羟酮、氢醌、苯腙、肟等化合物,并且不会对人类和环境带来任何破坏,是理想、高效、高选择性的强氧化剂;其次,高铁酸根离子在水溶液中还能杀死大肠杆菌和一般细菌,能除去污水中的有害有机物、NO2-及剧毒CN-等;另外高铁酸根离子分解产生的Fe(OH)3可以作为吸附剂,吸附各种阴阳离子,起到很好的净水作用,

比目前市场上使用的各种净水剂如明矾、聚合氯化铝、硫酸铁等具有很大的优越性,这些净水剂一般只具单纯的吸附、絮凝功能,脱色、除臭,难以有效降低水体的生物耗氧量(BOD)、化学耗氧量(COD)值,几乎不具备灭菌杀虫效能。与环保方面通用的氧化剂二氧化锰、高锰酸钾、三氯化铬、重铬酸钾相比,高铁酸钾无重金属二次污染。与氯制剂相比,高铁酸钾无“三致”作用,不产生二氯甲烷、三氯甲烷化合物,也不产生有异味的氯酚化合物。高铁酸钾不仅

可以消毒,而且对环境友好,是一种集氧化、吸附、絮凝、助凝、杀菌、杀虫、除臭为一体的

新型高效多功能绿色水处理剂。其杀菌机理是通过强烈的氧化作用,破坏细菌的某些结构(如细胞壁、细胞膜)以及细胞结构中的一些物质(如酶等),抑制和阻碍蛋白质及核酸的合成,使菌体的生长和繁殖受阻,起到杀死菌体的作用;净化机理主要是由于高铁离子在其被还原生成Fe3+过程中,经历了一系列由六价到三价带有不同电荷的中间状态,因而表现出独特的处理效果,与常规消毒剂相比,高铁酸钾作为新型水产消毒剂,具有杀菌效果好、用量少、作用快、功能性多、安全性好、使用方便、应用广泛等诸多优点。

三、高铁酸钾在水产上的应用

1、杀虫杀菌

覃长森等人在37℃,加高铁酸钾到水样中至浓度为 5.0-6.0mg/L时,其杀菌消毒效率为99.95%-99.99%,同样高铁酸钾的溶液对一些原生动物也具有显著的驱杀效果。

2、絮凝助凝

高铁酸钾溶于水生成Fe(OH)3,具有很强的絮凝作用,除杀虫、消毒、絮凝作用外,高铁酸钾溶于水,还可去除水中其它一些离子,使水体的生物耗氧量、化学耗氧量、总有机碳、透明度、色度、浊度都明显降低。

3、除氨氮

近年来,随着水产集约化水平的不断提高和养殖环境的恶化,水体富营养化越来越严重,氨氮含量长期超标,而高铁酸钾对高浓度的氨氮(8-10 mg/L)去除率在60%左右,具有非常好的去除效果。

4、除酚类物质

当原始邻氯苯酚的浓度为4 mg/L时,加入60 mg/L的高铁酸钾,水中邻氯苯酚的去除率可达99.3%,可见高铁酸钾去除酚类物质效果明显

5、除硫化物、氰化物

当pH=5.95,加入高铁酸钾浓度为45mg/L时,水中S2-浓度从25.33 mg/L降至0.33 mg/L;当pH=l1.20,加入高铁酸钾浓度为75 mg/L时,水中CN-浓度从10.00 mg/L降至0.085 mg/L,由此表明高铁酸钾可明显去除含硫、氰物质。

6、除藻类物质

水体富营养化使得单一藻类物质大量繁殖,严重威胁其它生物的生存。投加聚合氯化铝(PAC)84 mg/L时,去除藻类仅79.57%;若在PAC中混入1.2 mg/L高铁酸钾,则对藻类去除率可达97.85%。

7、除腐殖质及难降解有机物

腐殖质是由植物体中不易被水中生物分解的部分形成的,高铁酸钾对腐殖质具有良好的氧化

去除功效;同时,高铁酸钾还可去除水体中一些难降解的有机物,如苯胺、苄胺、苯酚、肟、腙、硫脲等;此外高铁酸钾还可以除去水体中部分重金属离子,甚至还可去除水体中一些放射性核素等。

高铁酸钾在水产上的应用