高铁酸盐,作为一种新型水处理剂,表现出优异的氧化、吸附、絮凝等去除污染物的协同功能,在污水处理方面具有很好的应用前景。针对现有的电化学法制备高铁酸盐存在的高能耗问题,本文提出了一种低能耗、工序简单的基于气体扩散电极电合成高铁酸盐的方法和装置。采用自制气体扩散电极成功制备了高铁酸盐,并将其与传统电解法对比,探索了电流密度、电解液浓度、温度、电解时间对气体扩散电极电合成高铁酸盐的影响。探究了 Fe3O4掺入量对Fe-Fe3O4复合阳极电合成高铁酸盐的影响。取得的主要研究成果如下:(1)制备了气体扩散电极,该电极在碱性溶液中发生的氧气还原反应的电极电位为-0.054V(vs.Hg/HgO),远低于传统镍片的电极电位,可以满足电合成高铁酸盐的要求。(2)提出了一种基于气体扩散电极电合成高铁酸盐的方法,成功制备了高铁酸盐。通过优化电流密度、氢氧化钠溶液浓度、温度三个工艺参数,确定在电流密度为7.5 mA/cm2、氢氧化钠溶液浓度为16 mol L-1、温度为40℃为电合成高铁酸盐的最佳工艺条件。(3)在最佳的工艺条件下,采用气体扩散电极电合成高铁酸盐的电流效率为28.54%,槽电压为0.756 V,电能单耗为2.57(kW·h/Kg)。与传统电解法相比,槽电压明显降低,电流效率有所提高,电能单耗比传统电解法降低了 72.60%。采用气体扩散电极电合成高铁酸盐具有非常显著的节能效果,因而具有工业应用前景。(4)电化学分析表明,高铁酸盐在生成的过程中经历了复杂的中间反应过程,其中会产生具有钝化性质Fe2O3膜,因此,有可能通过阳极的改进进一步提高电合成高铁酸盐的电流效率。(5)通过混合、压片、氩气气氛下烧结铁和四氧化三铁混合物,制备了致密度高、电阻小Fe-Fe3O4复合阳极。经参数优化表明,掺10%Fe3O4的复合阳极电合成高铁酸盐的效果最佳,在电流密度为7.5-15 mA/cm2时的电流效率比纯铁高、电能单耗比纯铁少。随着Fe3O4掺入量的增多,Fe-Fe3O4复合阳极在一定程度上克服了纯铁片在电流密度越高的情况下表面越容易钝化的现象,更适合高电流密度下电合成高铁酸盐。