300g/h智能型高铁酸钠发生装置

一、产品概述

    高铁酸盐早在1702年就被德国化学和物理学家Georg Stahl首次发现。1897年终于在实验室合成高铁酸钾。高铁酸盐是20世纪70年代以后开发的一种新型水处理剂。

    高铁酸盐（钠、钾）是六价铁盐，具有很强的氧化性，溶于水中能释放大量的原子氧，从而非常有效地杀灭水中的病菌和病毒。与此同时，自身被还原成新生态的Fe（OH）₃，这是一种品质优良的无机絮凝剂，能高效地除去水中的微细悬浮物。实验证明，由于其强烈的氧化和絮凝共同作用，高铁酸盐的消毒和除污效果，全面优于含氯消毒剂和高锰酸盐。更为重要的是它在整个对水的消毒和净化过程中，不产生任何对人体有害的物质。高铁酸盐被科学家们公认为绿色消毒剂。

    高铁酸盐除了具有优异的氧化漂白、高效絮凝、优良的杀菌作用以外，它还迅速有效地去除淤泥中的臭味物质。高铁酸盐除臭主要是氧化掉诸如硫化氢(H₂S)、甲硫醇(CH₃SH)、甲基硫(CH₃)₃S)、氨气(NH₃)等恶臭物质，将其转化为安全无味的物质。由于高铁酸盐在整个PH值范围都具有极强的氧化性，因而对于淤泥除臭处理是较为理想的方法。

    高铁酸盐自发现以来一直有人从事其实验室的制备及工业化生产研究，但迄今仍没有形成人们所认可的成熟工艺。这主要是因为高铁酸盐的制备方法比较复杂，操作条件相对较苛刻，尤其是产品回收率偏低，稳定性差，工业生产成本很高，失去了价格竞争优势，这也就极大地限制了它的生产和应用，故而现今市场上基本没有这种产品。

    为了解决生产和应用脱节这一矛盾，北京鼎正环保技术开发有限公司结合自己的技术优势，经过反复研究，开发出了高铁酸盐发生器。该发生器通过在现场使用，产生出具有一定浓度的高铁酸盐混合液体，并将此液体投入到现实生产所需要的环节中，从而达到满足一些用户的特殊需求。

二、高铁酸盐发生器原理

    高铁酸盐发生器是我公司独创的具有自有知识产权的高技术产品。它产出高铁酸盐的原理是通过电化学原理结合次氯酸钠盐氧化法实现的。该技术达到国际先进水平。

    我们知道，次氯酸盐和铁盐在一定条件下（在碱性溶液中）可以生成高铁酸盐。但由于高铁酸盐的溶解度大而稳定性较差，因而此方法获得结晶性高铁酸盐的效率是很低的。如生成高铁酸钠的反应原理如下：

2FeCl₃ + 10NaOH + 3NaClO = 2Na₂FeO₄ + 9NaCl + 5H₂O

    从这个反应式中可以看出，反应物中始终有许多氯化钠生成，氯化钠并不是我们所需要的。不过，反应中所需要的次氯酸钠的产生又离不开氯化钠这一原料。为了更好地利用资源，我们提出了电化学方法电解食盐产生次氯酸钠达到改进和优化高铁酸钠生成方式的思路。

    通过我们的多次研究，我们找到了一种较为合理的方法，可以直接通过电化学的办法电解食盐生成次氯酸钠并同时和铁盐发生作用生成高铁酸钠溶液。

    阳极：Fe - 3e → Fe³⁺ →

          2Cl^- - e → Cl₂

    阴极：2H⁺ + 2e → H₂

    溶液反应：

            Fe³⁺ + 8OH^- → Fe_xO_y·nH₂O

                        → FeO₄^2- + 4H₂O

Cl₂ + 2NaOH → NaClO + NaCl + H₂O

                       2FeCl₃ + 10NaOH + 3NaClO = 2Na₂FeO₄ + 9NaCl + 5H₂O

    这样，在通电作用下混合液中就能不断地产生出了HClO，次氯酸的氧化性就保证我们在设定的条件下迅速地产生出高铁酸钠了。

    当然，电极板材料是非常特殊的。我们的电极板采用的是一种特别处理过的纳米膜电极板，具有极佳的催化功能。此外还有一些消耗性铁板材料。

三、高铁酸钠发生器生产工艺

四、高铁酸盐发生器的运行

    目前，市场上没有哪家企业专事于此种设备的生产和销售。国家还没有高铁酸盐发生器方面的标准，似乎国际上也没有这方面可资参考的具体通行标准。不过，经过这么多年的技术研究积累，高铁酸钠发生器设备还是很可靠的。

    高铁酸盐发生器设备主要是以高铁酸钠发生器为主。高铁酸钠发生器运行中除了需要电力供给外，还需要消耗NaOH、NaCl以及铁等金属材料。设备可分为连续性运行设备和间歇式运行设备。连续式运行设备的自动化程度较高，可实现计算机管理和远程监控。

    运行成本费用大约在每1Kg高铁酸钠需要耗电5度。我们目前主要是从降低成本上考虑，高铁酸钠发生器为间歇式运行设备。1Kg高铁酸钠大致需要6—7元人民币的费用。当然，设备运行中还会产生一些氢气通过排氢装置排放到大气中。

    高铁酸钠发生器设备的投资一般需要根据发生量来确定。它包括溶液配制设备、发生器、配电系统、储存箱以及投加设备等几大部分。一个每小时产生高铁酸盐纯量在1Kg的设备大约需要57万元人民币，每小时发生量在3Kg的设备投资需要大约155万元人民币左右。投资相对比较高。

    我公司一般需要根据用户的使用量进行专门型号的设计和制造。能设计生产50g/h、100g/h、200g/h、500g/h一直到10Kg/h以上所有型号。

    我公司的高铁酸钠发生器一般情况下生成高铁酸钠溶液浓度为1%-3%，但还可以设计生成高铁酸钠溶液浓度不低于5%的高铁酸钠发生器设备。

五、高铁酸钠的应用范围

    1、高铁酸钠发生器用于自来水处理

    由于工业企业的广泛存在，江河湖泊等自然地表水以及地下水受到污染物污染的程度越来越高，饮用水的前期深度处理也就成为了自来水处理的一个关键环节。高铁酸钠发生器在自来水处理过程中具有非常显著的作用。

    首先，它能够分解许多有机污染物，其效果是目前所有设备都无法达到的。优异的氧化能力是高铁酸钠本身的性质所决定的，它的氧化还原电位比臭氧还高。

    其次，高铁酸钠在氧化过程中能形成极好的绿色絮凝剂Fe（OH）3，它能将甚至是纳米级的细微悬浮物进行凝聚。这对水的前期净化是非常有益的。有人研究，在对水中放射性元素处理上，高铁酸钠也是非常具有优势的。

    第三，对水体中的细菌和病毒具有强大的灭杀作用，其灭菌能力比臭氧还要强。一些对人体有害的生物杀灭以后还可以迅速得到有效沉淀。

    第四，能大大降低水处理成本。在添加絮凝剂和消毒药剂方面可以减少用量，节约成本。

    第五，设备本身易于操作，安全稳定，维修方便，使用寿命长。

    此外，还有专家提出微量铁离子具有防贫血病作用。

    2、高铁酸钠发生器用于游泳池和养殖业水体消毒

    高铁酸钠发生器同样是用于处理游泳池和养殖业水体最好的消毒设备。和自来水处理一样，它还具有极佳的絮凝功能，因而能有效絮凝并去除游泳池和养殖业水体中的杂质。

    在氧化消毒方面，它能够在水体中保持一定的余量，这就比臭氧等气体消毒剂更加具有优势。同时，它还能部分分解游泳池中的尿素等物，大大降低游泳池中的臭味，这又是诸如次氯酸钠等液体消毒剂所不及的。

    高铁酸钠的投放一般和次氯酸钠投放方式一样，但投放量上略微有所偏高，像一吨游泳池水大约需要投放10g。之所以偏高，这是由于它极强氧化性所决定的，它要氧化掉水中部分杂质自然也需要一定的耗用量。

    高铁酸钠的安全性和无害性已是科学家早已证明了的。我们认为，在不久的将来，游泳池使用高铁酸钠发生器处理将成为都市生活中的一种科学时尚。

    3、高铁酸钠发生器用于难氧化工业污水处理

    由于高铁酸钠具有极强的氧化性能，不仅可以大量用于一般生活污水处理之中，还可以广泛地用于难以氧化的工业污水处理。比如，它的漂白能力甚至超过臭氧，酸性条件下其氧化还原电位是最高的。

    高铁酸钠可以处理诸如含苯废水一类的石油废水、印染废水、皮革废水、农药废水、生物制药废水等等各种综合类难以处理的工业废水。它能有效地脱色并降解废水中有害物。

    不仅高铁酸钠的氧化性非常强，而且它所具有的极佳絮凝效果能在氧化处理过程中将转化成的各种中间体的悬浮物进行絮凝。这同样对于工业废水处理来讲是非常重要的。同时，也大大节省了废水处理成本。

    高铁酸钠是一种绿色强氧化剂，它在水处理过程中一般不会再产生有害的污染物，除非添加高铁酸钠剂量不够而有可能废水中形成某种未能完全氧化的中间体。但是从有害性来看，相对原有废水成分而言都已经大大降低了。

    一般地，采用高铁酸钠发生器处理废水，每吨成本仅是湿法处理的三分之一左右。经济效益是非常显著的。

    此外，高铁酸钠发生器用于医院污水处理也是优异于其它任何消杀设备的。

    4、高铁酸钠发生器用于淤泥脱臭

    当前，国家还没有针对污泥脱臭制定相关标准，我们也没有查到相关国际标准。不过，从我们获得的经验来看，在发达国家污泥发臭的程度是比较轻的。究其原因，我们认为他们在污水处理的最后一道工艺沉淀排水中投加了杀生剂。这一环节不仅保证了排放水质，而且还大大限制了污泥的活性。而在我国大多数污水处理厂因为非常看重运行成本，所以很多污水处理厂都没有安装杀生剂。

    杀生剂中使用最为普遍的依然是含氯消毒剂，其中液氯的价格最为廉价，同液氯相当的是次氯酸钠发生器。污水处理所使用的次氯酸钠发生器都是比较大型的设备。

    由于高铁酸盐在任意PH范围均具有高的氧化性，因而可以用作包括污泥脱臭等多个领域之中。对污泥脱臭来讲，最为理想的脱臭剂可能是高铁酸盐。高铁酸盐能迅速将NH₃氧化为NO₃^-，将H₂S、CH₃SH等氧化为SO₄^2-和CO₂，处理后的淤泥完全可以用作化学肥料和土壤调节剂，有利于资源重复利用。高铁酸盐发生器直接现场直接产生高铁酸盐，因而完全可以用作污泥脱臭。

    高铁酸钠发生器生成的高铁酸钠溶液可以很方便用于淤泥脱臭之中。我们可以通过设置药液投加比例的办法，向高含水量的淤泥中投入这种液体，经过充分混合，一般静置1—2小时以后，淤泥中的臭味物质便大大减少。

    不仅如此，高铁酸钠具有极强的氧化杀生效果，它能够有效地杀灭活性产臭细菌，这样，在淤泥堆放过程中，就避免了细菌的繁殖，从而终止了臭味物质的生成。

    不过，高铁酸钠发生器所产高铁酸钠的浓度依然偏低，使用中可能要考虑到投放以后污泥需要经过静置一段时间。同时，高铁酸钠氧化中产生的Fe（OH）₃可能对污泥具有进一步絮凝沉淀的作用。我们建议使用该设备适当考虑到合适的工艺流程投加点。

    5、高铁酸钠发生器用于垃圾渗液处理

    由于我国目前对垃圾处理在政策、管理、科研投入以及处理方式上同发达国家相比都有不小的差距，长期以来垃圾填埋依然是最为主要的垃圾处理方式。这种处理方式最显著的特点是成本低廉和操作简便。但是，这种简单便利的粗放式垃圾处理对环境的危害非常高，也正日益受到各环保人士的关注。

    城市每天都会产生成山的垃圾，大城市的一个大型垃圾填埋场往往会在十年左右就达到设定容量，一个个垃圾填埋场正以同经济发展相协同的速度不断地吞噬着我国十分有限的土地资源，并造成严重的环境污染。

    垃圾填埋中最大的污染源还是垃圾渗液，其对地下水和地表水的污染非常大，而且所释放的恶臭和有毒气体还对周围居民生活造成很严重的伤害。有一些垃圾填埋场还会因为生物厌氧发酵产生大量沼气而酿成事故。

    垃圾渗液成分比较复杂，COD浓度高，含细菌种类复杂且其数量巨大，因而对环境的污染非常有害，垃圾渗液处理依然是一个世界性难题。

    我们认为，今后通过垃圾分类之后的可填埋垃圾，其成分可能主要还是一些可以生物降解利用的成分。利用厌氧发酵，可以将垃圾大大缩减，保持垃圾填埋量的适时得到充分压缩，同时还可以产生出可作为能源加以利用的沼气。

    但是，垃圾填埋总是会产生大量的垃圾渗液。目前垃圾所产生的渗液，其成分还是很复杂的。有各种重金属离子，也存在各种悬浮物，还包括恶臭物质诸如硫化氢、甲硫醇、氨等，以及一些含苯化合物等有毒物质。垃圾渗液的处理按照现有的方法不仅处理成本高，而且往往难以达到排放标准。

    从我们的研究来看，垃圾渗液通过使用高铁酸钠发生器来处理，完全能够达到令人满意的效果。

    首先高铁酸盐的强氧化能力可以将所有的可溶性有机物进行降解，包括含苯一类的物质都是非常有效的。其次是高铁酸钠在反应中所产生的氢氧化铁对微细物质具有很强的凝聚作用，包括对放射性元素等各种物质都非常有效。三是同时具有的消毒杀菌作用。

    高铁酸钠发生器在垃圾渗液处理方面具有广阔应用前景。

六、保修与服务

    我公司在设备装箱中附有两套设备使用说明书，对于大型设备操作管理人员还实行技术培训和指导。

    我方对设备实行一年无偿保修，可提供长期服务。保修期结束后，如需我方到现场维修，所发生的费用由使用方承担。

    需要我方人员到现场维修时，设备使用方必须提前以详细的资料传真我方，以便我方安排所需材料和配件。

    单位：北京鼎正环保技术开发有限公司

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