扬州大学
硕士学位论文
以铸铁为阳极电解制备高铁酸钠过程研究
姓名：孟蒹蒹
申请学位级别：硕士
专业：应用化学
指导教师：王雅琼
20070501
孟蒹蒹：以铸铁为阳极电解制备高铁酸钠过程研究
摘要
高铁酸盐是一种集消毒、氧化、絮凝、吸附以及助凝为一体的、无毒副作用的
高效多功能水处理化学药剂，而且在水处理等领域具有广泛的应用和开发前景，
是一种环境友好的多功能“绿色化学”试剂。本文以铸铁为阳极电解制备高铁酸
钠，探讨了电解条件和超声作用对电解制备高铁酸钠过程的影响。
主要开展工作如下：
1．电解条件对高铁酸钠表观生成速率的影响
以铸铁阳极电化学氧化制备高铁酸钠为研究体系，探讨了NaOH溶液浓度、
操作电流密度、体系温度以及电解液对高铁酸钠表观生成速率的影响。实验结果
表明：
(1)在实验条件下，电解初期的高铁酸钠表观生成速率较大，而随着电解时间
的延长，高铁酸钠表观生成速率逐渐减小。如，体系温度为40"C，操作电流密度
为50mA·cm。时，在14mol·L．1NaOH溶液浓度中电解制备高铁酸钠，电解15分钟
时高铁酸钠的表观生成速率为8．91mmol·L-Lhl，而电解时间为75分钟时，高铁酸
钠的表观生成速率为3．15mmol·LLh-1，比15分钟下降了64．6％。
(2)在相同电解时间下，高铁酸钠的表观生成速率均随着NaOH溶液浓度、操
作电流密度、体系温度的增大而增大。如，电解时间都在30分钟时，在体系温度
为40"C、操作电流密度为50mA·cmo时，电解制备高铁酸钠的表观生成速率在12
mol·L．1、14t001．L1、16mol·L1NaOH溶液中分别为5．80mmol·LIh-1、7．13
mmol·L1,h-1、7．80mmol·L1-h-1；而在体系温度为40。C、电解液为14mol·L1NaOH
时，电流密度为50mA·cln之、100mA·cnl之、150mA·cn,1-2下的高铁酸钠表观生成速
率分别为7．13mm01．L1．h～、12．33mmol·L"l-h。1和16．02mmol·L-Lh～；在操作电流密
度为50mA．cm-2、电解液为14mol·L-1NaOH时，体系温度在30。C、40"C和50。C下
2扬州大学硕士学位论文
高铁酸钠的表观生成速率分别为4．73mmol·L-1．h一、7．13mm01．L-1．h～、9．34
mm01．Lt．h01。
(3)以NaOH溶液为电解液电解制备高铁酸钠的表观生成速率要高于以KOH
为电解液制备的表观生成速率。如，在相同电解条件下，电解时间为30分钟时，
以NaOH溶液为电解液电解制备高铁酸钠的表观生成速率为7．13mmol-L-1．h一，而
以KOH为电解液制备的表观生成速率为2．42mmol·L"1．h～，比以NaOH溶液为电
解液下降了66．1％。
2．电解条件对电解法制备高铁酸钠过程瞬时电流效率的影响
以铸铁为阳极电解制备高铁酸钠为研究体系，探讨了NaOH溶液浓度、操作
电流密度、体系温度和电解液对电解制备高铁酸钠过程的瞬时电流效率的影响。
研究结果表明：
(1)在实验条件下，电解制备高铁酸钠过程的瞬时电流效率均随着电解时间的
延长而下降。
(2)在相同电解时间下，随着NaOH溶液浓度、体系温度的增大，电解制备高
铁酸钠过程的瞬时电流效率也逐渐增大，但随着操作电流密度的增大而下降。
(3)以NaOH溶液为电解液制备高铁酸钠过程的瞬时电流效率要高于以KOH
为电解液制备过程的瞬时电流效率。
3．超声对电解制备高铁酸钠过程的影响
采用整体恒流电解法，以铸铁阳极电解制备高铁酸钠为研究体系，探讨了超
声对电解制备高铁酸钠过程的影响。研究结果表明：
(1)在不同NaOH溶液浓度、操作电流密度和体系温度中，有超声作用时高铁
酸钠单位体积的累计生成量和电解过程的瞬时电流效率均高于静止条件时单位体
积的累计生成量和瞬时电流效率。
(2)超声对电极表面形貌产生影响。由于超声空化效应及其相关效应强化了传
孟蒹蒹：以铸铁为阳极电解制各高铁酸钠过程研究3
递过程，反应产物被及时传递到溶液中；另一方面，超声的空化效应及空化泡破裂
瞬间产生的微射流对电极表面有凹蚀作用，电极表面被及时更新，增大电极表面的
真实表面积，从而提高了高铁酸钠单位体积的累计生成量和电解过程的瞬时电流效
率。
关键词：电化学；超声；高铁酸钠；表观生成速率；瞬时电流效率
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ABSTRACT
Ferrate(Ⅵ)hasthepropertiesofsterilization，oxidation，coagulation，absorption，
anditisakindofenvironment—friendlyandmulti—functional“greenchemicalreagent''’．
Meanwhile，ithastheprospectofapplicationanddevelopment，especiallyinwater
treatment．Theeffectsofoperatingconditionsandultrasoundontheelectrochemical
oxidationprocessofirontoproducesodiumferratewerestudiedwhenusingcastironas
anodeinthisthesis．Researchworkswereprimarilyasfollows：
1．Theeffectsofoperatingconditionsontheproductionrateofferrate
TheeffectsofNaOHconcentrations，currentdensities，temperaturesand
electrolytesontheproductionrateofferrateweFeinvestigatedwhenusingcastironas
anode．ItiSfoundthat：
(1)Theproductionratesofferratealefasteratthebeginningofelectrochemical
oxidationprocessandslowerwithincreasingdurationsintheexperimentalconditions．
Forexample，whentheoperatingconditionisT=40C，j=50mA’cm-。andin14
m01．L～NaOHsolutions，rl=8．91mmol·U1．h-1isobservedat15minutes，andrt=3．15
mm01．L-I．h～isobservedat75minutes．whichisdecreasedby64．6％．
(2)Theproductionratesofferrateincreasewithincreasingconcentrationsof
NaOHsolutions，currentdensitiesandtemperatures．Forexample，whenthedurationof
electrolysisis30minutes，theproductionratesofferratein12tool‘L～，14mol。r1，16
m01．L-1NaOHsolutionsare．80mm01．L"l''h一，7．13mm01．L一．h-1，7．80mmol·L-kh一1
孟蒹蒹：以铸铁为阳极电解制备高铁酸钠过程研究5
respectivelywhenT=40"Candj=50mA‘tin。．Asfarastheeffectsofcurrentdensities
aleconcerned．theproductionratesofferratein50mA·cm。、100mA·cnl之、150
mA·cln。2ale7．13mmol·L1·h1．12．33mmol·L1·h1and16．02mmol·L1·h。1respectively
whenT=40"Cin14mol·L—solutions．Moreover,theproductionratesofferratein30"C，
40℃and50℃ale4．73mm01．L．1．h～、7．13mm01．L"l''h。1and9．34mm01．L-I．h-1
respectivelywhenj=50mA·ClTI"2in14mol·L1solutions．
(3)TheproductionratesforferrateformationinNaOHsolutionsalefasterthanin
KOHsolutionsundertheSalYtecondition．Forexample，rl=7．13mmol·L-1．hIis
observedinNaOHsolutions，butwheninKOHsolutionsrl--2．42mmol·L-I．h-1，whichis
decreasedbv66．1％
2．Theeffectsofoperatingconditionsontheinstantaneouscurrent
efficiencyduringtheelectrochemicaloxidationprocessofeastiron
toproduceferrate
TheeffectsofNaOHconcentrations，currentdensRies，temperaturesand
electrolyteswerginvestigatedontheinstantaneouscurrentefficiencyofelectrochemical
oxidizingcastirontoferrate．Itisfoundthat：
(1)Theinstantaneouscurrentefficienciesofelectrochemicaloxidizingcastironto
produceferratedecreasewithincreasingdurationsintheoperatingconditions．
(2)Theinstantaneouscurrentefficienciesoftheelectrochemicaloxidationprocess
increasewithincreasingconcentrationsofNaOHsolutionsandtemperatures，but
decreasewithincreasingcurrentdensffies．
(3)Theinstantaneouscurrentefficienciesoftheelectrochemicaloxidationprocess
inNaOHsolutionsalehi曲erthaninKOHsolutionsunderthesanlecondition．
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3．Theeffectsofultrasoundontheelectrochemicaloxidationprocessof
castirontoproduceferrate
Theeffectsofultrasoundontheelectrochemicaloxidationprocessofcastironto
ferratewerestudiedwhenusingcastironasanode．Itisfoundthat：
(1)Theproductionsofferrateandtheinstantaneouscurrentefficienciesduringthe
electrochemicaloxidationprocessundersonicatedconditionarebothmorethanunder
silentcondition．
(2)Theultrasoundcaninfluencethemorphologyoftheelectrode．Itisduetothe
cavitationcausedbytheultrasound，whichCallimprovethemasstransferprocess
betweentheelectrodeandtheSOlution．Ontheotherhand，themicro—streamgenerated
bythecollapseofbubblesCanerodethesurfaceoftheelectrode，renewtheelectrode
interfaceandincreasethereactionsurfacearea，whichresultsintheincrementofthe
productionsandinstantaneouscurrentefficiencies．
Keywords：electrochemistry；ultrasound；ferrate；productionrate；instantaneouscurrent
efficiency
孟蒹蒹：以铸铁为阳极电解制备高铁酸钠过程研究7
1引言
高铁酸盐是铁的最高价态+6价所对应的含氧酸盐，是一类性能优异的强氧化
剂，应用前景十分广泛【㈨。由于高铁酸盐具有特殊的化学性质，它在水处理过程
中有很高的应用价值，是一种集消毒、氧化、絮凝、吸附以及助凝为一体的、无
毒副作用的高效多功能水处理化学药剂，具有重要的研究开发和推广应用前景。
高铁酸盐多是通过溶解度比较大的Na2Fe04与相应碱或盐在高浓度溶液中发
生复分解反应来制备的，有关高铁酸盐制备、纯化方法和工艺研究，主要是通过
Na2Fe04的制备来反映的。常见的化合物有高铁酸钠(Na2Fe04)，高铁酸钾(K2Fe04)
等。目前，对于高铁酸盐的研究主要集中在以下几个方面：(1)高铁酸盐的制备【5431，
(2)高铁酸盐的理化性质研究(稳定性研究[14-21】、动力学研究【22，2加等)，(3)高铁酸
盐应用领域的开发及相关研究[24-331。
1．1电化学法制备高铁酸盐的研究进展
1．1．1高铁酸盐制备的研究现状
自从1702年德国化学家StahlE34】发现KN03与铁屑在高温下的反应产物溶于水
后呈现不可解释的紫红色，这种紫红色物质直到1841年才被FremyJ正实是K2Fe04，
但K2Fe04合成条件苛刻，合成产品纯度、产率低，且合成产物杂质多，在水中和
潮湿空气中极不稳定。目前，国内外有关高铁酸钠制备方法主要有三种：高温氧
化法[5-71、次氯酸盐氧化法【g-101和电化学法[3”81。
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1．高温氧化法
高温氧化法又称干法，是通过具有氧化性或高温下可分解成具有氧化性物质
的化合物与含铁化合物或铁单质，在苛性碱存在下，发生高温固相(或熔融相)
反应，后经转化和纯化得到高铁酸盐。该法是1986年Martinez．Tamayo和
Beltrfin．Poter[51在研究Na202／FeS04反应体系时发现的，他们认为过氧化物／硫酸亚铁
体系的氧化行为与所用氧化剂阳离子性质有关。如在Ba02／FeS04的体系中，只能
氧化成四价铁，得不到高铁酸盐。而对于Na202／FeS04体系，在600～700。C反应1h，
得到的产物是六价铁。总反应如式1．1所示：
2FeS04+6Na202_÷2Na2Fe04+2NaaO+2Na2S04+O：T(1一1)
Na202有极强的吸湿性，混合Na202／FeS04应在密闭、干燥的环境中进行。在
N2气流中加热反应，得到含Na2Fe04的粉末，然后用5tool·L1NaOH溶解(溶解过程
温度上升不得高于5"C)。离,1)10min后快速过滤，收集滤液，再加入KOH固体至饱
和，高铁酸钾以晶体形式析出，然后过滤、醇洗、真空低温干燥得成品[6，7l。
Kiselev等例在氧气流下，控制温度在350～370"C，煅烧Fe20和K202的混合物
制备高铁酸钾。该法用K202代替Na202作为氧化剂，既简化了反应和后处理过程，
产品质量也得到了提高，通入的干燥氧气与反应的中间产物K20反应生成K202。总
反应如式1．2所示：
2Fe203+6K202_÷4K2Fe04+2K20(1-2)
Cojan、Verschuere幂lJTedjar[删提出了采用K2s208作为氧化剂，制备碱金属高
铁酸盐和碱土金属高铁酸盐的制备方法。先将59Fe203与3．51379KOH混合，用微
波在3004C加热4d,时。待冷却后，再加入15．59KOH和289KzS20s进行混合，继续
在400℃的微波中加热3小时，冷却后得至lJ479K2Fe04。反应方程式如下：
10KOH+Fe203+K2S20s—÷2K2Fe04+5H20(1—3)
此法虽然有理论研究价值，但作为实用方法使用过量的过氧化物，生产成本
太高，而且在使用FeS04"7H20制备无水FeS04时，过程比较复杂。由于是固相反
应，原料的研磨、混和要求均很高。反应温度在300℃以上，且产物是混和物。该
法需严格控制操作条件，比较危险。
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2．次氯酸盐氧化法
次氯酸盐氧化法又称湿法，其反应原理可表示为：
2Fe(OH)3+3C10。+40H"=2Fe04++3C1一+5H200-4)
此法分为间接法和直接法。问接法是先将氯气通入氢氧化钠溶液中生成次氯
酸钠饱和溶液，在添加水合硝酸铁后反应生成高铁酸钠，再与氢氧化钾饱和溶液
混合，发生复分解反应而生成高铁酸钾；直接法则是将氯气直接通入氢氧化钾溶
液制得次氯酸钾饱和溶液，用它将Fe(HI)氧化为Fe(VI)，得到高铁酸钾‘舡101。
Johnson[411提出一种含KOH、K2S04、KHS04的溶液在冰浴条件下用KHS05
将Fe2(S04)3或Fe(N03)3氧化成K2Fe04的方法。Deininger[42]也提出了一种含有碱
金属的含碘化合物和含硅化合物在KOH溶液中通入氯气，用生成的KCIO将铁盐
或铁的氢氧化物氧化成K2Fe04的方法。
田宝珍和曲久辉【43】探索了利用湿法制备高铁酸钾晶体后的残留母液制取次氯
酸盐混合溶液，并采用该混合溶液氧化Fe(IH)至0Fe(VI)的方法，这种方法可制得纯
度达90％以上的高铁酸钾晶体。他们还采用钾钠混合碱法制得更高浓度的次氯酸
盐溶液，使铁盐溶液氧化反应快速完成，所得溶液比较稳定，过滤操作方便快捷；
同时大大提高了Fe(I[I)l句Fe(VI)的转化率和Fe(VI)的产率，利用了废碱液，降低了
生产成本。
姜洪泉等M对此方法做了较大改进，采用直接法以氯气、氢氧化钾、硝酸铁
为原料制备高铁酸钾，探讨了反应物浓度、温度等条件对高铁酸钾的收率的影响。
确定制备高铁酸钾的优化条件为：氧化反应温度20℃，时间30min，铁盐投加量
为90％的化学计量；析出温度为15～20℃，析出时间30min；并且依次用正戊烷、
乙醇和乙醚洗涤纯化，洗涤温度为-5℃。
次氯酸盐氧化法研究开展的比较早，工艺技术比较成熟，但在制备和纯化工
艺过程中使用了c12，由于C12有毒性及强腐蚀性，因此次氯酸盐氧化法对设备的
气密性及耐腐蚀性要求较高。
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3．电化学法
电化学法制备高铁酸盐的原理是在浓碱溶液中以适宜的电流密度电解铁阳
极，使阳极铁被氧化生成F9042。，阳极伴有析氧副反应发生，同时在阴极发生析氢
反应。
总的反应式如下【48】：
阳极：Fe十80H-一Fe04。+4H20+6e(1—5)
Fe3++80H"一Fe04。+4H20+3e(1—6)
阴极：2H20+2e—H2(曲+20IT(1-7)
总反应：Fe+20H一+2H20—Fe042。十3H2(1-8)
Poggendorfl45】于1841年首次发现使用铁电极在浓NaoH溶液中电解合成高铁酸
盐。1900年Habe∥川和Pick[4刀摸索了电化学法制备高铁酸盐的条件：pH_>14，电解
质浓度为40％．50％的NaOH或KOH，电解质温度在30．70℃之间，且阳极的含碳量
也有重要影响。在电流密度YglmA-锄之，NaOH浓度为6609·L1，阳极材料为铸铁、
钢和低碳钢时，电流效率分别为50．4％、27．8％和15．4％，另外他们还强调了电解前
对阳极预电解的重要性。
与高温氧化法、次氯酸盐氧化法两种方法相比，电化学氧化法可在常温常压
下进行，对原料和设各的要求较低，无需特殊的加热和加压设备，而且操作简单，
过程无污染。但电化学法也存在如下缺点㈦12，48】：(1)析氧过程与高铁酸盐的生成
平行存在以及铁电极表面的钝化，造成阳极电流效率逐渐降低；(2)电化学法生成
液态的高铁酸盐浓度低，阳极液中高铁酸盐浓度的升高速度非常缓慢，随着阳极
液中高铁酸盐浓度的增大，高铁酸盐自分解的速度也相应加快。
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1．1．2国内外研究电化学法制备高铁酸盐的现状
电化学过程是以电能转化为化学能得到电解产物的过程，电流效率是衡量这
种转化程度的标准。对于制备高铁酸盐的电化学法而言，在一定的电流及其他外
部条件下，高的电流效率意味着高的Fe042‘合成速率，可为高铁酸盐的制备提供必
要的先决条件。从经济上讲，电流效率的提高可降低电化学法制备高铁酸盐的能
耗，降低成本，使之具备市场竞争能力。因此，提高过程的电流效率一直是电化
学法制备高铁酸盐过程中具有价值的研究方向112]，国内外主要从工艺条件、电解
槽形式、阳极材料等方面对电化学氧化法制备高铁酸钠进行了研究和探讨。
1．工艺条件研究
Bouzek和Rou§art351采用阳极和阴极均为低碳钢(cO．08％，MnO．35％)，电解
液为14mol·L。NaOH进行电解，得出如下结论：(1)制备前，阳极材料在2A·cnl之
进行预处理，阳极极化30min之后立即开始电解；(2)NaFe04浓度随电流密度的增
大而不断升高，这是由于阳极表面受持续生成的钝化层的制约，电流效率逐渐下
降。
雷鹏举等【361采用低碳钢板阳极、镍板阴极进行了高铁酸盐电化学合成条件的
研究，实验采用磺酸型树脂膜，电解液为30-40％NaOH，电流密度0．46A·dm。，电
解7h后，得阳极液中高铁酸盐浓度为0．0233mol·L1，总铁浓度为0．0282mol·L-1。
Bouzek等【37】于1999年研究发现氢氧化钾对高铁酸根的形成有强烈的阻碍作
用，使用KOH所得到的高铁酸盐浓度比在NaOH中低的多，最大电流效率也低于
NaOH溶液中的电流效率。由于LiOH的溶解度小，不能维持电解过程中产物的稳
定性，因此不能单独以LiOH作为电解液，而是向氢氧化钠溶液中添加氢氧化锂则
可以减轻铁电极表面钝化作用，但在保持OH浓度相同的情况下，NaOH．LiOH混
合电解液的电流效率却低于氢氧化钠溶液。因此目前研究中广泛采用氢氧化钠溶
液作电解液，可获得比其他碱金属氢氧化物更高的电流效率。
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Lapicque和Valentin[381用电解得到的高铁酸盐溶液直接处理废水，处理后溶液
含碱量太高且碱液回收困难，因此采用NaOH．KOH作为复合电解液，即以NaOH和
KOH浓度均为400g''L。的复合液作为电解液，以含硅量2．80％的灰口铸铁作为阳极，
直接电解得到了固体K2Fe04(K2Fe04溶解度较低，经分离和提纯而得固体)，电解
液可以回收利用，KOH浓度小于440g·L-1时，相对用纯NaOH作为电解液时电流效
率无明显的下降。
Ding等㈣报道了在多孔磁铁矿电极上电化学制备高铁酸盐的研究，认为在电
解制备之前要先进行阴极极化，才能达到较高的电流效率；分析了碱浓度、温度
等参数对电解制备高铁酸盐电流效率的影响，认为电流密度为3．3mA·cm～，温度
为30℃，NaOH浓度为16mol·L1，电解5h为最佳实验条件。
徐小川【20】以纯铁为阳极，不锈钢为阴极，研究了体系温度、操作电流密度以及
NaOH溶液浓度对高铁酸钠表观生成速率和电流效率的影响。结果表明高铁酸钠的
表观生成速率均随着体系温度、操作电流密度的升高而增加，在14．0tool·L’1NaOH
溶液中电解制得高铁酸钠的表观生成速率最大；且电流效率随着体系温度增大而
增大，但随着操作电流密度增大而减小。
2．电解槽结构的影响
电化学法中由于阴极生成的H2还原能力强，阳极生成的Fe042一氧化能力强，
两者易发生反应：2Fe04’+5I-12一Fe203+5H20(1—9)
Deininger等D9,50l于1984年报道了隔膜电解法制备高铁酸盐的专利，使用阳离
子交换膜将阳极、阴极完全隔开，防止生成的Fe042。在阴极被还原，提高了制备的
电流效率。在以铁基材料为阳极时，电极表面积应尽量大，电解液为20．65％的
NaOH，阳极室可加入O．01．2．O％的卤化物作为Fe04。的稳定剂。当最优槽电压为
1．5．3．5v，电流密度为0．3．5A·dm。，pH=14，温度在35．50℃时，电流效率可达
38．5—92．7％，得到含量为O．0084—0．288wt．％的Na2Fe04。
孟蒹蒹：以铸铁为阳极电解制备高铁酸钠过程研究13
3．阳极材料的影响
Denvir和Pletchert51，521探讨了电极材料对电解制备高铁酸盐的影响，比较了纯
铁和铁的7种合金作为阳极材料的效果，发现高铁酸盐的生成速率随着阳极铁合金
中C含量的升高而增加，作者认为可能是当C含量高时，电极中的碳化物改变了电
极表面氧化物／氢氧化物的性质，使得电极上出现了许多小孔，增大电极的孔隙率
和比表面积，基体有更大的面积与溶液接触，碱液的渗入和铁的溶解更加容易。
Bouzek和Rou§ar分析了使用灰口铸铁c531、白口铸铁【划、纯铁网作为阳极导
致制备过程电流效率不同的原因，结论是材料中碳存在形态的差异，引起阳极表
面层孔隙率和局部缺陷的差异，从而导致阳极表面氧化物层钝化特性的差异。
DeKoninck等【56''57】将铁粉压成片状作为阳极，结果发现铁粉的纯度、粉末颗
粒大小和装填密度是生成高铁酸盐的重要影响因素，在粒径6-10“m铁粉压成片状
时得到平均约30％的孔隙率，在2h电解的最优电流效率达到60％，电解后在阳极
表面检测到了铁的氧化层Fe30dFe203。
Lescuras．Darrou、Lapicque和Valentin[58】以高硅含量的灰口铸铁作为阳极，发
现电流效率随着阳极的含硅量的增加而增加，电流效率在20-40％之间，高铁酸盐
浓度可达到0．08tool—L1。
许家驹等【591于2004年报道了比较不锈钢、A3钢和灰口铸铁作为阳极的电解效
果，发现灰口铸铁是较为理想的材料，在以14tool·L’1NaOH作电解液、20℃和电
流密度4．54mA·cnlo条件下电解1h，得最高电流效率为68．5％，优于使用KOH作电
解液。
4．电势振荡技术的应用
为了克服阳极氧化膜的生成所导致的电流效率的下降，B011zek等人m611在直
流电上叠加交流电，以交流电的负半周及时对生成的氧化层进行还原，以期达到
稳定电流效率和长时间持续电解的目的。结果表明，交直流的电流密度分别为42
mA．cm。和16mA．cm。2，即交流电与直流电的电流密度比为2．6：1，交流电频率5Hz，
14扬州大学硕士学位论文
电解时间180min，电解温度20℃时，电流效率由单纯直流电时的16．8％升至30．5％，
增幅达82％；30。C时由23．5％升至39．5％，增幅68％。对比灰口铸铁和白口铸铁的
结果表明，合成高铁酸盐电流效率最大时所对应的交流电频率，分别为
0．5mI-Iz-4)．5Hz和O．5Hz～5Hz。
1．2超声对电化学过程的影响
超声电化学是将超声辐照与电化学方法相结合，兼有两者的优点。它可以通过
控制电流的大小、反应温度的高低、超声功率的强弱等各种参数来加速或控制电
化学反应，提高反应的产率和引发新的化学反应，是声学与电化学相互交叉渗透
而发展起来的一门新兴的边缘学科[62-78】。超声作为强化传质过程已越来越多受到
人们的关注，超声对于一般电化学的传质影响研究也比较多。
鄂利海等【721研究了功率超声对电化学反应和电极表面的影响，对在超声条件
下K3[Fe(CN)6]在Pt电极上的还原反应和丙烯腈在镉电极上的电化学氢化二聚反应
的循环伏安行为进行比较。通过调整功率超声的强度和声辐射头与电极间的距离，
研究了不同超声条件下功率超声对这两种体系的影响程度。通过比较超声作用前
后电极表面状态变化的结果表明，超声不仅能够强化电极反应的传质过程，同时
增加了电极表面的粗糙程度；并且随着超声作用的加强，电极表面产生一定程度
的破坏。
阚显文等【75】研究了超声对铅电极上电解氧化Mn(II)电流效率的影响。研究发
现电解中加入超声，可以持续地清洗电极表面，清除电极表面的气泡，维持其电
化学活性，加快传质，使电解的电流效率在搅拌的基础上有了较大的提高。
周涛林等‘781研究了超声对Crs+电化学阳极氧化生成Cr2072-瞬时电流效率的影
响。实验结果表明，超声能提高c，电化学阳极氧化生成Cr2072-瞬时电流效率。由
于超声波的空化作用，使液体与固体界面处产生了高速的微射流和冲击波，通过
超声空化射流形成了对溶液的强烈搅拌作用，强化了电解液的宏观流动和C，向电
极表面的传质过程，从而提高Yc?+氧化生成CF2072一过程的电流效率。
孟蒹蒹：以铸铁为阳极电解制备高铁酸钠过程研究15
本课题组【20，7明前期以纯铁为阳极、不锈钢为阴极，研究了超声对电解制备高
铁酸钠过程的影响，还探讨了高铁酸钠在碱溶液中的稳定性以及影响高铁酸钠稳
定存在的因素；另外，采用动态电化学法研究了浓碱溶液中纯铁电极电化学氧化
制备高铁酸钠的机理以及超声作用对其过程影响的机理和规律‘831。本研究将以铸
铁为阳极，探讨电解条件以及超声对电解制备高铁酸钠过程的影响。
1．3本课题研究的内容和意义
本文以铸铁为阳极研究电解条件和超声对电解制备高铁酸钠过程的影响，研究
内容主要包括以下几个方面：
1．采用整体恒流电解法，研究NaOH溶液浓度、操作电流密度、体系温度以及
电解液对电化学制各高铁酸钠的表观生成速率的影响。
2．研究电解条件对电化学制备高铁酸钠过程的瞬时电流效率的影响。
3．研究超声对电化学制备高铁酸钠过程的影响。
通过对上述内容的研究，可获得电解条件及超声作用对高铁酸钠的生成速率
以及电解过程的瞬时电流效率影响规律，为电解制备高铁酸盐的工业化提供了技
术参数。
16扬州大学硕七学位论文
2．1实验仪器和试剂
2实验部分
主要仪器：CQX25．12超声波清洗器(上海必能信超声有限公司)，HYL．A型
系列恒压／恒流源(延吉市永恒电化学仪器厂)，752N型紫外可见分光光度计(上海
精密科学仪器有限公司)，TUl800．SPC紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器
公司)，80—2离心机(上海分析仪器厂)，78．1型磁力搅拌器(常州国华电器有限
公司)，HH3数显恒温水浴锅(上海衡平仪器仪表厂)，WMZK．01温度指示控制
仪(上海医用仪表厂)，不锈钢隔膜电解槽(自制)，铸铁电极(自制)，不锈钢
电极(自制)，荷兰Philips公司XL30．ESEM环境扫描电子显微镜。
主要药品：氢氧化钠(AR，中国医药集团上海化学试剂公司)
2．2实验方法
2．2．1电极预处理
将铸铁电极和不锈钢电极用砂纸打磨到光亮，用蒸馏水冲洗干净后，置于相
应浓度的NaOH溶液中，在相应的操作电流密度下进行预电解20分钟。
2．2．2高铁酸钠的电解制备
先配制不同浓度的NaOH溶液。采用两电极体系，隔膜式不锈钢电解槽(阳
极室和阴极室尺寸分别为10．5cmX10．5cm×12．5cm)，以铸铁电极为阳极，不锈
钢电极为阴极进行整体恒流电解法电解制备高铁酸钠。将电解槽置于超声槽中，
然后进行恒温，超声槽中的水面高度低于电解槽2cm。将1000ml电解液移入阳极
孟蒹蒹：以铸铁为阳极电解制备高铁酸钠过程研究17
室中，阴极室也同样移入1000ml电解液。然后进行恒流电解在电解过程中，隔一
段时间取样，并采用分光光度法测定Fe042一的浓度。
研究超声对电解制备高铁酸钠过程的影响时，在电解同时连接超声仪。图2．1
为电解实验装置图。
2
1
图2．1电解法制各高铁酸钠的实验装置示意图
1．恒压，恒流源2．电解槽3．铸铁电极4一不锈钢电极5一隔膜6-加热棒7一数显控温装置
8．Cu50热电阻9．超声槽10-电解液
Fig．2一lSchematicdia鳟amofelectrolysispreparationofsodiumferrate
1-Potentiostat，2·Electrolysisbath,3一Castiron,4-Mildsteel,5·Diaphragm，6一Heater,
7-XMTcontrolledtemperatureapparatus，8-Cu50resistancethermometer,9-Ultrasoundbath，10·Electrol
18扬州大学硕士学位论文
2．3高铁酸钠浓度的分析测定
本实验以水为参比，用1．0cm的玻璃比色皿对高铁酸钠溶液的波长进行扫描。
图2．2为高铁酸钠的紫外可见光谱图，从图中可见在505nm波长处为高铁酸钠溶
液的最大吸收波长。
且／nm
图2-2Fe042-的紫外可见光谱图
Fig．2—2U．VspectrumofFe042’
以505nm为特征吸收波长，测定高铁酸钠溶液的吸光度与浓度的关系，如图
2-3所示。根据朗伯比尔定律，得到高铁酸钠溶液的摩尔吸光系数￡为993．1
L．m01-1．cnl～。
孟蒹蒹：以铸铁为阳极电解制各高铁酸钠过程研究19
c／m01．L．1
图2-3Fe04。的吸光度与浓度的关系(点为实验点，线为拟合线)
Fig．2-3Relationbetween．4andCaboutFe042。
Point：experimentaldata；Line：fittingline
2．4电极形貌的表征
用XL30一ESEM环境扫描电子显微镜(荷兰Philips公司)观察电极的表面形貌。
2．5数据处理
1．电解制各单位体积中高铁酸钠的累计生成量的计算
在不同的操作条件下进行恒流电解，测定不同电解时间f下Fe042-的吸光度4，
按下式可计算得到单位体积中高铁酸钠的累计生成量(即高铁酸钠的浓度)c：
彳
C=·---—。一
6占
20扬卅I大学硕士学位论文
式中：
c一单位体积Fe042-的累计生成量，mol·L。
A—Fe042一的吸光度
b一比色皿的厚度，cm
s—Fe042-的摩尔吸光系数，L·mol-1．cm-1
2．电解制备高铁酸钠表观生成速率和生成速率的计算
在电解制备高铁酸钠过程中，由于高铁酸钠不稳定，高铁酸钠在生成的同时
也会自身分解，因此电解制备高铁酸钠的生成速率，是实验测得的高铁酸钠表观生
成速率，l与分解速率圪之和。
即，=，1+，2
由实验中测定的单位体积高铁酸钠的累计生成量C随电解时间t的变化可计算
得到高铁酸钠的表观生成速率，I：
如
，J2石
根据文献【20】计算高铁酸钠的分解速率1"2：
72=kc
式中：
，一Fe042-的生成速率，mol-L-t．h1
7l—Fe042-的表观生成速率，mol·LI．h一1
，2一Fe042-的分解速率，t001．L-I．h-1
七一Fe042-的分解速率常数，h-1
孟蒹蒹：以铸铁为阳极电解制各高铁酸钠过程研究21
3．电解制备高铁酸钠过程瞬时电流效率计算
根据单位体积高铁酸钠的累计生成量c随电解时间t的变化可以计算电解制备
高铁酸钠过程的瞬时电流效率”：
刀：丝旦鱼100X％刀=————wo
4iS出
式中：
r／一电解制备Fe042-过程的瞬时电流效率，％
矿一电解液的体积，L
z一电极反应式中的电子计量系数
，一法拉第常数，C·mol4
，一操作电流密度，A·cm。2
S一阳极的面积，crfl2
扬州大学硕士学位论文
3实验结果与讨论
3．1电解条件对高铁酸钠表观生成速率的影响
在电解制备高铁酸钠过程中，NaOH溶液浓度、操作电流密度、体系温度以及
电解液等因素对高铁酸钠的表观生成速率有影响，因此本节将探讨电解条件
(Na0H溶液浓度、操作电流密度、体系温度以及电解液等因素)对电解法制备高
铁酸钠的表观生成速率的影响。
3．1．1NaOH溶液浓度的影晌
体系温度为40。C，操作电流密度为50mA·cnl-2时，在NaOH溶液浓度分别为
12mol·L1、14mol·L1、16mol·L1和18mol·L1时电解制备高铁酸钠，得到不同浓
度NaOH溶液下，高铁酸钠的单位体积的累计生成量(也就是体系中高铁酸钠的浓
度)c与时间t的关系，如图3-1所示。
从图3-1中高铁酸钠的累计生成量随时间的变化可以看出，在电解初期，高铁
酸钠的表观生成速率很快，而随着电解时间的延长，高铁酸钠表观生成速率逐渐
减小。如，在12mol·L1NaOH溶液中，在15分钟时高铁酸钠的累计生成量已达到
1．92mmol·LI，而电解时间从105分钟到120分钟，高铁酸钠的累计生成量从7．77
mmol-L1增加到8．19mmol·L1，只增加了O．42mmol·L1。
孟蒹蒹：以铸铁为阳极电解制备高铁酸钠过程研究23
t／mill
图3．1不同浓度的NaOH溶液中单位体积高铁酸钠的累计生成量与电解时间的关系
Fig．3-1Dependenceofferrate(VI)productiononeleclrolysisduration
indifferentconcentrationsofNaOHsolutions
印帕H／mol·L-l：1-12，2-14，3-16，4-18
这是由于在铁电化学氧化制备高铁酸钠过程中，电化学氧化生成高铁酸钠反
应的同时，还存在已生成的高铁酸钠的分解反应【20】。在电解初期，体系中所电解
生成的高铁酸钠浓度较低，其分解对高铁酸钠的生成速率影响较小，因此电解初
期其表观生成速率增加较快。但随着电解时间的增加，体系中高铁酸钠浓度增大，
在电解生成高铁酸钠的同时，体系中高铁酸钠的分解速率也在增大，因此到电解
后期高铁酸钠的表观生成速率趋于缓慢。
考虑到分解因素对高铁酸钠生成速率的影响，则高铁酸钠的生成速率，是表观
生成速率r，和分解速率，2之和。表3-1为不同NaOH浓度溶液中电解制各高铁酸
钠表观生成速率，1和生成速率，的比较。
．．1．IolII昌＼u
24扬州大学硕七学位论文
表3-1不同NaOH浓度溶液中电解制各高铁酸钠表观生成速率rl和生成速率，的比较
Table3-1Comparison71with，indifferentconcentrationsofNaOHsolutions
从表3．1可以看出高铁酸钠的表观生成速率和生成速率都随电解时间t的延长
而下降。由于在计算高铁酸钠的生成速率时已经将高铁酸钠的分解速率计算在内，
但生成速率仍随电解时间t的延长而下降，说明高铁酸钠在电解生成过程中，除了
高铁酸钠自身分解外，还有其它因素影响其生成速率。文献l”’551报道了在电解制
备高铁酸钠过程中，电极表面的钝化会减慢高铁酸钠的生成速率。因此可以看出，
高铁酸钠表观生成速率随着电解时间的延长而减慢，可能是由高铁酸钠的分解反
应、电极表面钝化共同作用产生的结果【801。
另外，从表3．1可以看出，在相同电解时间下，高铁酸钠的表观生成速率随着
NaOH溶液浓度CNaOH的增加而增加的。如，电解时间为30分钟时，在12tool·L1，
14mol·L1、16tool·L。1NaOH溶液中电解制备高铁酸钠的表观生成速率分别为5．80
mm01．Li．h-1、7．13mm01．LI．h-1、7．80mm01．L-t．h一；电解时间为75分钟时，在12
tool·U1，14tool·L-1、16tool·L-1NaOH溶液中电解制备高铁酸钠的表观生成速率则
分别为2．86mmol-L-1．11-l、3．15mmol·L-1．h‘、3．62mmol·L-1h-1。
这是由于在高浓度的NaOH溶液中，高铁酸钠有较好的稳定性1201，分解相对
较慢；王晓霞‘81】采用动态电化学法对电解制各高铁酸钠过程进行研究，通过交流
孟蒹蒹：以铸铁为阳极电解制备高铁酸钠过程研究25
阻抗法发现随着NaOH溶液浓度的增大，反应电阻减小，可加快电解制备高铁酸
钠的生成速率。因此比较在不同浓度NaOH溶液中电解制备高铁酸钠的表观生成
速率，可以看出高浓度的NaOH溶液有利于高铁酸钠溶液的制备。
3．1．2操作电流密度的影响
体系温度为40。C，NaOH溶液浓度为14mol·L1时，在操作电流密度分别为
50mA·cm-2、100mA．cm之、150mA·cm之、200mA·L—ITI"2下电解制备高铁酸钠。图
3-2为不同操作电流密度下，高铁酸钠单位体积的累计生成量c与电解时间t的关
系。
o
星、
皂
×
t／mill
图3-2不同操作电流密度下高铁酸钠单位体积的累计生成量与电解时间的关系
Fig．3-2Dependenceofferrate(VI)productiononelectrolysisduration
indifferentcurrentdensities
j／mA·b-qTl''2：1-50，2-100，3-150，4-200
扬州大学硕士学位论文
从图3-2中高铁酸钠单位体积的累计生成量随时间的变化可以看出，在电解初
期，高铁酸钠的表观生成速率很快，而随着电解时间的延长，高铁酸钠表观生成
速率逐渐减小。如，电流密度为200mA·cm之，在15分钟时高铁酸钠的累计生成
量已达到0．75mmol·L1，而电解时间从105分钟到120分钟，高铁酸钠的累计生
成量从2．85mmol·L-1增加到2．97mmol·L一，只增加了O．12mmol·L1。
根据电解制备高铁酸钠的表观生成速率，。和分解速率r2，计算不同操作电流密
度下高铁酸钠的生成速率，，并与高铁酸钠表观生成速率，t进行比较，如表3．2所
示。
表3．2不同操作电流密度中电解制备高铁酸钠表观生成速率，1和生成速率，的比较
Table3-2Comparison，1withrindifferentcurrentdensities
从表3-2同样可以看出高铁酸钠的表观生成速率和生成速率都随电解时间t的
延长而下降说明高铁酸钠在电解生成过程中，除了高铁酸钠自身分解外，电极表
面的钝化会减慢高铁酸钠的生成速率。同样还可以看出在相同电解时间下，高铁
酸钠的表观生成速率随着电流密度的增大而增大。
孟蒹蒹：以铸铁为阳极电解制各高铁酸钠过程研究27
3．1．3体系温度的影响
在操作电流密度为50mA．咖之，NaOH溶液浓度为14mol·L-1时，体系温度分
别为20"C、30"C、40"C和50"C下电解制备高铁酸钠。图3-3为不同体系温度下，
高铁酸钠单位体积的累计生成量c与时间t的变化。
t／rain
图3．3不同体系温度下高铁酸钠单位体积的累计生成量与电解时间的关系
Fig．3—3Dependenceofferrate(V11productionollelectrolysisduration
indifferenttemperatures
r／℃：1-20，2-30，3-40，4-50
从图3．3中高铁酸钠单位体积的累计生成量随时间的变化可以看出，在电解初
期，高铁酸钠的表观生成速率很快，而随着电解时间的延长，高铁酸钠表观生成
速率逐渐减小。如，体系温度为30"C，在15分钟时高铁酸钠的累计生成量已达到
1．68mmol·L一，而电解时间从105分钟到120分钟，高铁酸钠的累计生成量从6．59
mm01．L-1增加到6．94mmo!．L-1，只增加了0．39mmol·L一。
扬卅『大学硕士学位论文
表3—3为不同体系温度下，电解制备高铁酸钠表观生成速率，l和生成速率，的
比较。
表3-3不同体系温度中电解制备高铁酸钠表观生成速率，。和生成速率，的比较
Table3-3Comparisonrlwith，indifferenttemperatures
从表3．3可以看出，高铁酸钠的表观生成速率和生成速率都随电解时间t的延
长而下降；且高铁酸钠的表观生成速率随着体系温度的升高而升高。如，电解时
间为30分钟时，体系温度分别为30℃、40℃和50℃下电解制各高铁酸钠的表观
生成速率分别为4．73mm01．Lq．h一、7．13mm01．L-1．h1、9．34mm01．L-Lhl；电解时间
为75分钟时，体系温度分别为30。C、40。C和50。C下电解制各高铁酸钠的浓度分
别为2．54mmol·L-1、3．15mmol·L～、3．73mmol·L1。这是由于体系温度的升高有助
于提高OH一的活性，促进阳极的溶解【55】；王晓霞[8I】采用动态电化学法，研究了体
系温度对电解制各高铁酸钠过程进行研究，通过交流阻抗法发现随着体系温度的
增大，反应电阻减小，从而加快高铁酸钠的生成速率。因此，温度的升高有利于
电解制备高铁酸钠，但考虑到高温对高铁酸钠的分解影响较大，体系温度不宜过
高。
孟蒹蒹：以铸铁为阳极电解制备高铁酸钠过程研究29
3．1．4电解液的影响
电解液分别为14m01．L1KOH和14m01．L1NaOH，在操作电流密度为50
mA．cm-2，体系温度为40"C时分别电解制备高铁酸钾和高铁酸钠。图3-4为在不同
电解液中，高铁酸盐单位体积的累计生成量c与时间t的关系。
tlmin
图3-4在不同电解液中高铁酸盐单位体积的累计生成量与电解时间的关系
Fig．3-4Dependenceofferrate(VI)productiononelectrolysisduration
indifferentelectrolytes
electrolyte：1-KOH，2-NaOH
由图3．4可见，在相同条件下，以NaOH为电解液制各高铁酸钠的单位体积
的累计生成量要比以KOH为电解液制备高铁酸钾的单位体积的累计生成量。如，
电解时间为30分钟时，以KOH溶液为电解液制备的高铁酸钠的浓度只有1．35
mmol·L～，而以NaOH溶液为电解液制备的高铁酸钠的浓度为4．44mmol·L1，是以
KOH溶液为电解液制备的高铁酸钾的浓度的3．29倍；电解时间为60分钟时，以
KOH溶液为电解液制备的高铁酸钾的浓度只有2．45mmol·L1，而以NaOH溶液为
．-1IIo昌尽＼u
30扬州大学硕士学位论文
电解液制备的高铁酸钠的浓度为7．36mm01．L～，是以KOH溶液为电解液制备的高
铁酸钾的浓度的3倍。
表3-4为不同电解液中，电解制备高铁酸盐的表观生成速率，l的比较。
表34不同电解液中高铁酸盐表观生成速率n的比较
Table3-3Comparisonof7lindifferenteleca''olytes
从表3．4可以看出，在相同电解条件下，以NaOH溶液为电解液电解制备高
铁酸钠的表观生成速率要高于以KOH为电解液制备的表观生成速率。如，电解时
间为30分钟时，以NaOH溶液为电解液电解制备高铁酸钠的表观生成速率为7．13
mmol·L-I．h-1，而以KOH为电解液制各的表观生成速率为2．42mmol·L-1．h～，比以
NaOH溶液为电解液下降了66．1％。这种主要是由于K2Fe04的溶解度低于Na2Fe04
的溶解度，即高铁酸盐在不同碱性氢氧化物中的溶解度不同而引起的【37．38】。
3．1．5小结
以铸铁阳极电解制备高铁酸钠为研究体系，探讨了NaOH溶液浓度、操作电
流密度、体系温度以及电解液对电解法制备高铁酸钠表观生成速率的影响。实验
结果表明：
(1)在实验条件中，电解制备高铁酸钠初期，高铁酸钠的表观生成速率较快，
而随着电解时间的延长，高铁酸钠表观生成速率逐渐减小。
孟蒹蒹：以铸铁为阳极电解制备高铁酸钠过程研究31
(2)在相同电解时间下，高铁酸钠的表观生成速率均随着NaOH溶液浓度、操
作电流密度、体系温度的增大而增大。
(3)以NaOH溶液为电解液电解制备高铁酸钠的表观生成速率要高于以KOH
为电解液制备的表观生成速率。
32扬州大学硕士学位论文
3．2电解条件对电解制备高铁酸钠过程瞬时电流效率的影响
电化学过程是以电能转化为化学能得到电解产物的过程，对于电化学法氧化
制备高铁酸盐而言，在一定的电流及其它外部条件下，电流效率是衡量电能转化
为化学能程度的一个重要指标。从经济上讲，电流效率的提高可降低电化学法制
备高铁酸盐的能耗，降低成本，使之具备市场竞争能力。而在电解制备高铁酸钠
的过程中，除了高铁酸钠的生成反应外，还伴随有析氧副反应，会影响电解过程
的电流效率。因此，本节探讨了电解条件对电解制备高铁酸钠过程瞬时电流效率
的影响。
3．2．1NaOH溶液浓度的影响
体系温度为40℃，操作电流密度为50mA·cmo，电解不同浓度的NaOH溶液
(12mol·L～．14mol·L～、16mol·L1和18mol·L-1)制备高铁酸钠，如图3．5为不
同浓度的NaOH溶液中，电解过程瞬时电流效率r／与时间f的关系。
从图3-5中可以看出，在相同NaOH溶液浓度下，电解制各高铁酸钠过程的
瞬时电流效率口随着时间t的延长而降低。如，在12mol·LoNaOH溶液中电解制
备高铁酸钠，电解时间为15分钟时的瞬时电流效率为26．8％，而75分钟时的瞬时
电流效率为10．8％，比15分钟时的瞬时电流效率下降了59．7％。
电解制备高铁酸钠的瞬时电流效率之所以随电解时间的增加而降低，主要是
由于高铁酸钠的分解反应、析氧副反应所引起的，电极表面较易形成钝化层，导
致电极表面的腐蚀溶解速率降低。
孟蒹蒹：以铸铁为阳极电解制备高铁酸钠过程研究33
t|mill
图3．5不同NaOH浓度下电解过程的瞬时电流效率与时间的关系
Fig．3-5Dependenceofferrate(VI)instantaneouscurrentefficiencyonelecn''olysisduration
indifferentconcentrationsofNaOHsolutions
CNaOH／mol·L．1：1-12，2-14，3-16，4-18
为了清晰表达NaOH溶液浓度对电解制备高铁酸钠过程瞬时电流效率的影响，
比较了不同电解时间下，电解制备高铁酸钠过程瞬时电流效率々随NaOH溶液浓
度CNaOH的关系，如图3-6所示。
扬州大学硕士学位论文
cHmItoolLl
图3．6不同电解时间下电解过程的瞬时电流效率与NaOH浓度的关系
Fig．3—6Dependenceofferrate(VI、instantaneouscurrentefficiencyontheelectrolyteconcentration
indifferentelectrolysisdurations
t／rain：1-15，2-15，3-45，4-60
从图3-6可以看出，在相同电解时间下，电解制备高铁酸钠过程的瞬时电流效
率随着NaOH溶液浓度增大而增大。如，电解时间为15分钟时，在12mol·L～，
14mol·L～、16tool·L1和18mol·L’1的NaOH溶液中电解制备高铁酸钠的瞬时电流
效率分别为26．8％、33．8％、36．4％和40．3％；电解时间为45分钟时在12mol·L1、
14mol·L～、16m01．L1和18mol·L。1的NaOH溶液中电解制备高铁酸钠的瞬时电流
效率分别为17．7％、21．1％、23．5％和26．7％。这是由于随着OH。的浓度的增加，对
铸铁电极的溶解有一定的活化作用，有助于铁电极的溶解。因此在相同电解时间
下，瞬时电流效率会随NaOH溶液浓度的增加而提高【551。
孟蒹蒹：以铸铁为阳极电解制备高铁酸钠过程研究35
3．2．2操作电流密度的影响
体系温度为40"C，NaOH溶液浓度为14mol·L1时，在操作电流密度分别为50
mA．tin-2、100mA．cm’2、150mA．cm之、200mA．c111-2下电解制备高铁酸钠。图3．7
为不同操作电流密度下，电解过程的瞬时电流效率玎与时间t的关系。
t|rain
图3．7不同操作电流密度下电解过程的瞬时电流效率与时间的关系
Fig．3-7Dependenceofferrate(V11instantaneouscurrentefficiencyonelectrolysisduration
indifferentcurrentdensities
j／mA·crll-2：l一50，2-100，3-150，4-200
从图3．7中可以看出，在相同操作电流密度下，电解制备高铁酸钠过程的瞬时
电流效率随着时间的延长而下降。如，操作电流密度为100mA·cm。，电解时间为
15分钟时的瞬时电流效率为29．3％，电解时间为75分钟时的瞬时电流效率为10．7％，
比15分钟时下降了63．4％。
36扬州大学硕士学位论文
为了清晰表达操作电流密度对电解制备高铁酸钠过程瞬时电流效率的影响，
比较了不同电解时间下，电解制备高铁酸钠过程瞬时电流效率呷与操作电流密度／
的关系，如图3-8所示。
图3-8不同电解时间下电解过程的瞬时电流效率与操作电流密度的关系
Fig．3—8Dependenceofferrate(VI)instantaneouscurrentefficiencyonthecurrentdensity
indifferentelectrolysisdurations
t／min：1-15，2-30，3-45，4·60
从图3．8中可以看出，在相同电解时间下，电解制备高铁酸钠过程的瞬时电流
效率随着操作电流密度的升高呈下降趋势。如，电解时间为15分钟，电流密度在
50mA．cm_2、100mA．。--i11-2、150mA·cm-2、200mA·锄。2时电解制备高铁酸钠过程的
瞬时电流效率分别为33．8％、29．3％、24．6％和22．3％：电解时间为45分钟，操作
电流密度在50mA．cm～、100mA·cm。、150mA·cm～、200mA·crfl一2时电解制备高
铁酸钠过程的瞬时电流效率分别为21．1％、18．3％、16．4％和15．1％。
电解制备高铁酸钠过程的瞬时电流效率随着操作电流密度的增加而下降，主要
是由于操作电流密度的升高使阳极表面钝化加剧，同时析氧反应也加剧，而使电
流效率逐渐下降【35】。
孟蒹蒹：以铸铁为阳极电解制备高铁酸钠过程研究37
3．2．3体系温度的影响
操作电流密度为50mA．cm之，NaOH溶液浓度为14mol·L1时，在体系温度分
别为20"C、30(2、40"C和50。C下电解制备高铁酸钠，图3-9为不同体系温度下，
电解制备高铁酸钠过程的瞬时电流效率野与时间f的关系。
t／min
图3．9不同体系温度下电解过程瞬时电流效率与时间的关系
Fig．3—9Dependenceofferrate(VI)instantaneouscurrentefficiencyOnelectrolysisduration
indifferenttemperatures
r／℃：l·20，2-30，3-40，4-50
从图3-9中可以看出，在相同体系温度下，电解制备高铁酸钠过程的瞬时电流
效率随着电解时间的延长而减小。如，体系温度在30"C时，电解时间为15分钟时
的瞬时电流效率为21．5％，而电解时间为75分钟时的瞬时电流效率下降为9．62％，
比15分钟时的瞬时电流效率下降了55．2％。
38扬州大学硕士学位论文
同样为了清晰表达体系温度对电解制备高铁酸钠过程瞬时电流效率的影响，
比较了不同电解时间下，电解制备高铁酸钠过程瞬时电流效率t／与体系温度，的
关系，如图3．10所示。
摹
套
r／℃
图3-10不同电解时间下电解过程的瞬时电流效率与体系温度的关系
Fig．3—10Dependenceofferrate(VI)instantaneouscurrentefficiencyOllthetemperature
indifferentelectrolysisduration
tlmin：1-15，2-30，3-45，4—60
从图3．10中可以看出，在相同时间下，电解制备高铁酸钠过程的瞬时电流效
率玎随着体系温度丁的升高而增大。如，电解时问为30分钟时，在体系温度分别
为20"C、30"C、40。C和50℃下电解制备高铁酸钠的瞬时电流效率分别为8．52％、
16．7％、27．0％和35．4％；电解时间为60分钟时，在体系温度分别为20"C、30"C、
40℃和50℃下电解制备高铁酸钠的瞬时电流效率分别为6．15％、10．8％、16．1％
和19．8％。在相同时间下，电解制备高铁酸钠过程的瞬时电流效率之所以会随着
体系温度的升高而有所增加，是由于体系温度升高，促使阳极液中OH-离子活性增
大，并且减缓了铁阳极表面钝化所引起的【55】。
孟蒹蒹：以铸铁为阳极电解制各高铁酸钠过程研究39
3．2．4电解液的影响
电解液分别为14mol-L。1KOH和NaOH，在电流密度为50mA．cnl-2，体系温度
为40"C时进行电解制备高铁酸钾和高铁酸钠。图3．11为在不同电解液中，电解过
程的瞬时电流效率玎与时间t的关系。
X
、
奇
t|rain
图3一ll不同电解液中电解过程的瞬时电流效率与时间的关系
Fig．3—11Dependenceofferrate(VI)instantaneousCth''TCntefficiencyollelectrolysisduration
indifferentelectrolytes
electrolyte：1-KOH，2-NaOH
由图3．11可见，无论以NaOH还是以KOH为电解液，电解制备高铁酸盐过
程的瞬时电流效率都随着时间的延长而减小。如，以KOH为电解液电解时，电解
30分钟的瞬时电流效率为9．2％，而电解60分钟时的瞬时电流效率为7．O％，比电
解30分钟的瞬时电流效率下降了23．9％；而以NaOH为电解液电解时，电解30
分钟的瞬时电流效率为26．5％，电解60分钟时的瞬时电流效率为15．5％，比电解
30分钟的瞬时电流效率下降了41．5％。
扬州大学硕士学位论文
在相同时间下，以NaOH为电解液制备高铁酸盐的瞬时电流效率要比以KOH
为电解液的瞬时电流效率高。如，电解15分钟时，以KOH为电解液电解时的瞬
时电流效率为10．4％，而以NaOH为电解液电解时的瞬时电流效率为33．9％，比以
KOH为电解液电解时的瞬时电流效率增加了69．3％；电解75分钟时，以KOH为
电解液电解时的瞬时电流效率为6．O％，而以NaOH为电解液电解时的瞬时电流效
率为11．6％，比以KOH为电解液电解时的瞬时电流效率增加了48．2％。
从上面的数据分析可以看出，以NaOH为电解液比KOH为电解液要好，这是
因为K2Fe04溶解度较小，当在KOH电解液中电解制备生成Fe042。时，Fe042_{艮快
与溶液中高浓度的K+反应生成了溶解度较低的K2Fe04，而K2FeOa会吸附着于电
极表面，增大的电极的电阻，阻碍了阳极氧化反应的继续进行，从而加速了电极
的钝化，导致电流效率下降【821。
3．2．5小结
以铸铁为阳极，不锈钢为阴极电解制备高铁酸钠为研究体系，探讨了NaOH
溶液浓度、电流密度、体系温度和电解液对电解制备高铁酸钠过程的瞬时电流效
率的影响。研究结果表明：
(1)在不同NaOH浓度、电流密度、体系温度和电解液中，电解制备高铁酸钠
过程的瞬时电流效率都随着电解时间得延长而下降。
(2)在相同电解时间下，随着NaOH溶液浓度、体系温度的增大，电解制备高
铁酸钠过程的瞬时电流效率也逐渐增大，但瞬时电流效率却随着电流密度的增大
而下降。
(3)以NaOH溶液为电解液制备高铁酸钠过程的瞬时电流效率要高于以KOH
为电解液制备高铁酸钠过程的瞬时电流效率。
孟蒹蒹：以铸铁为阳极电解制备高铁酸钠过程研究4l
3．3超声对电解制备高铁酸钠过程的影响
在电解制备高铁酸钠的过程中，由于电极表面钝化，且同时存在析氧副反应，
会导致电流效率下降。因此，提高电解制备高铁酸钠过程的电流效率具有重要意
义。由于超声能强化电化学过程‘62‘67】，本研究中主要探讨了在不同NaOH溶液的
浓度、操作电流密度和体系温度下，超声对电化学氧化生成高铁酸钠过程的影响。
3．3．1不同NaOH溶液浓度下超声对电解制备高铁酸钠过程的影响
体系温度为404C，操作电流密度为50mA·cm。2时，分别在12mol·L1、14mol·L-1
和16mol—L。1NaOH溶液中电解制备高铁酸钠，同时引入超声，测得有超声作用下
的高铁酸钠单位体积的累计生成量c与时间t的关系，并与静止条件(即未引入超
声)时进行比较。图3．12为在不同浓度NaOH溶液下，超声对高铁酸钠单位体积
的累计生成量的影响。
从图3．12中可以看出，在12tool·L1、14mol·L1和16mol·L-1NaOH中电解制
备高铁酸钠时，有超声作用下高铁酸钠单位体积的累计生成量均高于静止条件下
的累计生成量。如NaOH溶液浓度为14mol·L1，电解时间为60分钟时，在静止
条件下高铁酸钠的浓度为7．36mmol·L1，有超声作用下高铁酸钠的浓度为
9．83retool·L1，比静止条件下提高了33．6％；电解时间为120分钟时，在静止条件
下高铁酸钠的浓度为9．74mmol·L-1，有超声作用时高铁酸钠的浓度为12．6
mmol·L一，比静止条件下提高了29．3％。
42扬州大学硕士学位论文
0
弓
g
专
0
弓
目
专
1．4
1．2
1．O
10．8
§0．6
u0．4
O．2
O．O
O20406080100120
图3—12在不同浓度NaOH溶液中超声对高铁酸钠单位体积的累计生成量的影响
Fig．3·12Effectsofultrasoundonferrate(VI)productionatdifferentconcentrationsofNaOH
1-Silent，2一Ultrasound
孟蒹蒹：以铸铁为阳极电解制备高铁酸钠过程研究43
从图3．12中同样可以看出，在有超声作用下高铁酸钠的表观生成速率仍然会
随着电解时间的延长而逐渐减小。这是由于超声在提高电解制备高铁酸钠表观生
成速率的同时，也会加速高铁酸钠的分解【20】，所以制备后期速度也变缓，总趋势
是高于相同条件下静止条件时的表观生成速率。
图3．13为不同浓度NaOH溶液中，超声对电解制备高铁酸钠过程瞬时电流效
率卵的影响。
从图3—13中可以看出，无论在静止条件还是有超声作用下，瞬时电流效率r／
都随着电解时间t的延长而下降；在不同浓度的NaOH溶液中，有超声作用下制备
高铁酸钠过程的瞬时电流效率玎比静止条件下要高。如，在12mol·L1NaOH溶液
中，15分钟时静止条件下瞬时电流效率为26．8％，有超声作用下瞬时电流效率为
33．8％，比静止条件下的瞬时电流效率提高了26．1％；75分钟时静止条件下瞬时电
流效率为10．8％，有超声作用下瞬时电流效率为11．9％，比静止条件下的瞬时电流
效率提高了10．2％。
44扬州大学硕士学位论文
50
40
藿30
20
摹
套
O20406080
t／mm
50
40
量30
20
O20406080
t／Inin
图3-13在不同浓度NaOH溶液中超声对电解过程瞬时电流效率的影响
Fig．3·13Effectsofultrasoundonferrate(VI、instantaneouscurrentefficiencyofelectrochemical
oxidationprocessatdifferentconcentrationsofNaOHsolutions
1-Silent，2一Ultrasound
盂蒹蒹：以铸铁为阳极电解制备高铁酸钠过程研究45
3．3．2不同电流密度下超声对电解制备高铁酸钠过程的影响
体系温度为40。C，NaOH溶液浓度为14tool·L1，操作电流密度分别为50
mA·cm。和150mA·cln-2和200mA．cIIl之时电解制备高铁酸钠，测得有超声作用下
高铁酸钠单位体积的累计生成量c随时间t的关系，并与静止条件下进行比较，如
图3．14所示。
从图3．14中可以看出，无论是在静止条件下还是有超声作用下，高铁酸钠的
单位体积的累计生成量c均随着时间t的延长而增大；在相同反应时间下，有超声
作用时电解制备高铁酸钠的单位体积的累计生成量c高于静止条件下。如电流密
度为150mA·tin。，电解时间为60分钟时，静止条件下高铁酸钠的浓度为16．3
mmol·L～，有超声作用时高铁酸钠的浓度为20．0mmol·L～，比静止条件下提高了
22．7％。电解时间为120分钟时，在静止条件下高铁酸钠的浓度为23．1mmol·L一，
有超声作用下高铁酸钠的浓度为28．1mmol·u1，比静止条件下提高了21．6％。
图3．15为在不同操作电流密度下，超声对电解制备高铁酸钠过程瞬时电流效
率F／的影响。
从图3．15中可以看出，在相同电流密度下，无论在静止条件下还是有超声作
用下，电解制备高铁酸钠过程的瞬时电流效率”随着电解时间t的延长而减小；有
超声作用时电解制备高铁酸钠的瞬时电流效率均要比静止条件下高。如电流密度
为150mA-cm。2，电解15分钟时，静止条件下的瞬时电流效率为24．6％，有超声作
用下的瞬时电流效率为30．6％，比静止条件下提高了24．4％；电解75分钟时，静
止条件下的瞬时电流效率为10．4％，有超声作用下的瞬时电流效率为12．3％，比静
止条件下提高了18．3％。
46扬州大学硕士学位论文
t／min
f／min
t|min
图3．14在不同操作电流密度下超声对高铁酸钠单位体积的累计生成量的影响
Fig．3-14Effectsofultrasoundonferrate(Vi)productionatdifferentcurrentdensities
1-Silent，2-Ultrasound
．-1．109专
．~1．10i＼o
．11．Io§、u
孟蒹蒹：以铸铁为阳极电解制备高铁酸钠过程研究47
摹
昏
零
套
摹
夸
t／111in
t／min
t／min
图3．15在不同操作电流密度下超声对电解过程瞬时电流效率的影响
F逸．3—15Effectsofultrasoundonferrate(VI)instantaneouscurrentefficiencyofelectrochemical
oxidationprocessatdifferentcurrentdensities
1-Silent,2-Ulh''asound
48扬州大学硕士学位论文
3．3．3不同体系温度下超声对电解制备高铁酸钠过程的影响
在NaOH溶液浓度为14tool·L～，操作电流密度为50mA·cm。2下，体系温度分
别为20"(2、30"C和40。C时电解制备高铁酸钠，在有超声作用下测得高铁酸钠单位
体积的累计生成量C随时间f的关系，图3．16是有超声作用和静止条件下高铁酸
钠单位体积的累计生成量C的比较。
从图3．16中可以看出，在相同体系温度和电解时间下，有超声作用时电解制
备高铁酸钠的单位体积的累计生成量高于静止条件下。如在20℃，电解时间为60
分钟时，静止条件下高铁酸钠的浓度为2．19mmol·L～，有超声作用下高铁酸钠的
浓度为3．51mmol·L～，比静止条件下提高了60．2％；电解时间为120分钟时，静止
条件下高铁酸钠的浓度为3．23mmol·L～，有超声作用下高铁酸钠的浓度为4．86
mmol·L1，比静止条件下提高了50．4％。
图3．17为电解制备高铁酸钠过程的瞬时电流效率玎随时间t的关系。
从图3．17可以看出，无论在静止条件下还是有超声作用下，电解制备高铁酸
钠过程的瞬时电流效率r／均随着电解时间t的延长而减小；在相同体系温度下，施
加超声时的瞬时电流效率均要比未施加超声时高。如，体系温度在30℃，电解时
间为15分钟时，静止条件下的瞬时电流效率为21．5％，有超声作用下的瞬时电流
效率为31．8％，比静止条件下提高了47．9％；而电解时间为75分钟时，静止条件
下的瞬时电流效率为9．62％，有超声作用下的瞬时电流效率为14．4％，比静止条件
下提高了49．7％。
孟蒹蒹：以铸铁为阳极电解制备高铁酸钠过程研究49
j
I
t
f／min
t／min
t／min
图3．16在不同体系温度下超声对高铁酸钠单位体积的累计生成量的影响
Fig．3—16Effectsofultrasoundollferrate(Ⅵ)productionatdifferenttemperatures
．．1．10_l、u
．．1．IIi
50扬州大学硕士学位论文
摹
套
摹
夸
墨
夸
t／min
t／min
图3—17在不同体系温度下超声对电解过程瞬时电流效率的影响
Fig．3-17Effectsoful位asoundonferrate(VI)instantaneouscurrentefficiencyofelectrochemical
oxidationprocessatdifferenttemperatures
1一Silent，2-Ultrasound
孟蒹蒹：以铸铁为阳极电解制备高铁酸钠过程研究51
在不同NaOH浓度、操作电流密度以及体系温度下，通过探讨超声对电解制
备高铁酸钠过程的影响，发现有超声作用下铸铁电极氧化过程中，高铁酸钠单位
的累计生成量和电解过程的瞬时电流效率均比在静止条件下高。
在加入超声以后，利用超声空化泡崩溃产生的微射流、冲击波等引起液体宏
观湍动，可促进Fe042响溶液中的传递，增大电极表面扩散层内Fe042-的浓度，强
化Fe042一传质过程；另一方面，空化泡崩溃产生的微射流对电极表面有冲击、剥离、
侵蚀作用，电极表面得到连续的清洗和活化【751。本课题前期通过交流阻抗法也发
现超声能活化电极，增大铁阳极的反应活性【s”，因此超声场的引入使铁电极电化
学氧化制备高铁酸钠单位的累计生成量和电流效率得以提高。
3．3．4超声对铸铁电极形貌的影响
图3．18是铸铁电极放大500倍后的表面形貌。其中3-18(a)是电解前铸铁电极
的表面形貌，图3．18(b)是在静止条件下电解30分钟后的电极表面形貌，图3-18(c)
则是有超声作用下电解30分钟后的电极表面形貌。比较图3-18(砂v(c)发现，电解
前电极表面较平整，静止条件下电解后的电极表面呈现凹凸现象，而在有超声作
用下电解后的电极形貌发生了明显的改变。为了更清晰地看清电极的表面形貌，
所以将图放大1000倍，如图3．19所示，也是同样的现象。超声作用对电极表面形
貌产生了影响有待进一步研究，初步判断可能是超声空化泡崩溃产生的微射流能
击碎电极表面的物质，使电极表面得到连续的清洗和活化，同时提高了电极的真
实表面积，维持其电化学活性，从而提高了高铁酸钠单位的累计生成量和电解过
程的瞬时电流效率[81,831。
扬州大学硕士学位论文
图3-18放大500倍铸铁电极形貌(f=30rain)
Fig．3—18Morphologyofcastironwithamagnificationof500“=30mm)
a-铸铁电极原貌，b-无超声，c．有超声
孟蒹蒹：以铸铁为阳极电解制备高铁酸钠过程研究53
图3．19放大1000倍铸铁电极形貌(f=30min)
Fig．3—19Morphologyofcastironwithamagnificationofl000“230rain)
a．铸铁电极原貌，b_无超声，c．有超声
扬州大学硕士学位论文
3．3．5小结
通过研究在不同NaOH溶液浓度、操作电流密度、体系温度中，超声对电化学
氧化生成高铁酸钠过程的影响。得到以下结论：
(1)有超声作用时高铁酸钠单位体积的累计生成量和电解过程的瞬时电流效率
均高于静止条件下的累计生成量和瞬时电流效率。
(2)超声对电极表面形貌产生了影响，是由于超声空化效应及其相关效应强化
了传递过程，反应产物被及时传递到溶液中：另一方面，超声的空化效应及空化
泡破裂瞬间产生的微射流对电极表面有凹蚀作用，电极表面被及时更新，增大电
极的真实表面积，从而提高了高铁酸钠单位体积的累计生成量和电解过程的瞬时
电流效率。
盂蒹蒹：以铸铁为阳极电解制各高铁酸钠过程研究55
4结论
本文以铸铁为阳极电解制备高铁酸钠为体系，探讨了电解条件和超声作用对电
解制备高铁酸钠过程的影响。
1．电解条件对高铁酸钠表观生成速率的影响
以铸铁阳极电化学氧化制备高铁酸钠为研究体系，探讨了NaOH溶液浓度、
操作电流密度、体系温度以及电解液对高铁酸钠表观生成速率的影响。实验结果
表明：
(1)在实验条件下，电解初期的高铁酸钠表观生成速率较大，而随着电解时间
的延长，高铁酸钠表观生成速率逐渐减小。如，体系温度为40"C，操作电流密度
为50mA·锄之时，在14mol·L1NaOH溶液浓度中电解制备高铁酸钠，电解15分钟
时高铁酸钠的表观生成速率为8．91mmol·L-I．h～，而电解时间为75分钟时，高铁酸
钠的表观生成速率为3．15mmol·Lq．h1，比15分钟下降了64．6％
(2)在相同电解时间下，高铁酸钠的表观生成速率均随着NaOH溶液浓度、操
作电流密度、体系温度的增大而增大。如，电解时间都在30分钟时，在体系温度
为40℃、操作电流密度为50mA·cm之时，电解制备高铁酸钠的表观生成速率在12
tool·L～，14tool-L一、16tool·L一1NaOH溶液中分别为5．80mm01．L。1-11～、7．13
mmol·Lt．h-1、7．80mmol-L-I．h一；而在体系温度为40"C、电解液为14mol·L1NaOH
时，电流密度为50mA·cm之、100mA．cIIl之、150mA·cm也下的高铁酸钠表观生成速
率分别为7．13mmol·L"l-h一、12．33mm01．L1-h1和16．02mm01．L-1．h-1；在操作电流密
度为50mA·cm之、电解液为14mol·L1NaOH时，体系温度在30"C、40"C和50"C下
高铁酸钠的表观生成速率分别为4．73mm01．L1．h-1、7．13mmol·LI．h-1、9．34
mm01．L-1．h-I。
(3)以NaOH溶液为电解液电解制备高铁酸钠的表观生成速率要高于以KOH
为电解液制备的表观生成速率。如，在相同电解条件下，电解时间为30分钟时，
56扬州大学硕士学位论文
以NaOH溶液为电解液电解制备高铁酸钠的表观生成速率为7．13mmol·L-1．h～，而
以KOH为电解液制备的表观生成速率为2．42mmol·L1．h～，比以NaOH溶液为电
解液下降了66．1％。
2．电解条件对电解法制备高铁酸钠过程瞬时电流效率的影响
以铸铁阳极电解制备高铁酸钠为研究体系，探讨了NaOH浓度、电流密度、
体系温度和电解液对电解制备高铁酸钠过程的瞬时电流效率的影响。研究结果表
明：
(1)在不同NaOH浓度、电流密度、体系温度和电解液中，电解制备高铁酸钠
过程的瞬时电流效率都随着电解时间的延长而下降。
(2)在相同电解时间下，随着NaOH溶液浓度、体系温度的增大，电解制备高
铁酸钠过程的瞬时电流效率也逐渐增大，但瞬时电流效率却随着电流密度的增大
而下降。
(3)以NaOH溶液为电解液制备高铁酸钠过程的瞬时电流效率要高于以KOH
为电解液制备的瞬时电流效率。
3．超声对电解制备高铁酸钠过程的影响
采用整体恒流电解法，以铸铁阳极电解制备高铁酸钠为研究体系，探讨了超声
对电解制备高铁酸钠过程的影响。研究结果表明：
(1)在不同NaOH溶液浓度、操作电流密度、体系温度中，有超声作用时高铁
酸钠累计生成量和电解过程的瞬时电流效率均高于静止条件下的表观生成速率和
瞬时电流效率。
(2)超声对电极表面形貌产生了影响，是由于超声空化效应及其相关效应强化
了传递过程，反应产物被及时传递到溶液中；另一方面，超声的空化效应及空化
泡破裂瞬间产生的微射流对电极表面有凹蚀作用，电极表面被及时更新，增大电
极的真实表面积，从而提高了高铁酸钠的累计生成量和电解过程的瞬时电流效率。
孟蒹蒹：以铸铁为阳极电解制备高铁酸钠过程研究57
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扬州大学硕士学位论文
硕士期间发表的论文
1许文林，盂蒹蒹，王雅琼．超声场作用下Fe042-在14．Omol·L1NaOH溶液中的分
解动力学【J】．化工学报(已录用)
2WangYa—qiong，MengJian-jian，XuXiao—dauanandXuWen·lin．Electrochemical
oxidationofgreycastirontoproducesodiumferrateinthepresenceofultrasound．第
二届全国化学工程与生物化工年会，中国北京，2005．11．4，658-659．
3王雅琼，孟蒹蒹，许文林．超声对铁电极电化学氧化制备高铁酸钠的生成速率和
电流效率影响．第十三次电化学会议论文摘要，中国广州，2005，40—017．
4许文林，孟蒹蒹，王雅琼．Fe042一在14．Omol·L-1NaOH溶液中的分解动力学．第十
三次电化学会议论文摘要，中国广州，2005，IP一055．
孟蒹蒹：以铸铁为阳极电解制备高铁酸钠过程研究65
致谢
我的论文的所有的实验过程及写作都是在导师王雅琼教授的悉心指导下完成
的，其中凝聚着导师的心血和汗水，衷心感谢王老师给予的一切教诲与帮助。在三
年的学习过程中，导师的扎实的理论知识、丰富的实践经验、严密的思维方式、
严谨的治学态度和忘我的工作作风都让我受益匪浅，这些都将是我今后工作和生
活中不可多得的精神财富。在此，我要对我敬爱的导师表示最衷心的感谢!另外，
十分感谢许老师在我教育实习阶段给予的具体细致的指导和帮助，以及在日常生
活中给予的关心和爱护。
感谢刁国旺、郭霞、菅盘铭、袁诗海、张明和赵红坤等老师给予我学习上的
指导；同时在实验过程中得到了实验室里师姐、师兄、师妹和师弟们的热情支持
与合作。在此一并表示感谢!
最后，我要感谢我的父母和家人，他们在精神上鼓励我，在经济上支持我，
在生活上关心我，他11'']为我付出的辛苦，让我无以报答!
谨以此为献给所有关心和帮助我的人!
孟蒹蒹
2007年5月
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