| 词条 | 亚铁离子 |
| 释义 | Fe2+ 亚铁离子一般呈浅绿色，有较强的还原性，能与许多氧化剂反应，如氯气，氧气等。因此亚铁离子溶液最好现配现用，储存时向其中加入一些铁粉（三价铁离子有强氧化性，可以与铁单质反应生成亚铁离子） 亚铁离子也有氧化性，但是氧化性比较弱，能与镁、铝、锌等金属发生置换反应。 共价化合物共价化合物是依靠共用电子对形成分子的化合物。当两种非金属元素的原子形成分子时，由于两个原子都有通过得电子形成8电子稳定结构的趋势，它们得电子的能力差不多，谁也不能把对方的电子夺过来，这样两个原子只能各提供一个电子形成共用电子对，在两个原子的核外空间运动，电子带负电，原子核带正电。两个原子的原子核同时吸引共用电子对，产生作用力，从而形成了一个分子。由于两个原子对电子的吸引能力不一样，共用电子对总是偏向得电子能力强的一方，这一方的原子略显负电性，另一方的原子略显正电性，作为整体，分子仍显电中性。比较典型的共价化合物是水、氯化氢以及二氧化碳。共用电子对总是偏向氧原子的一方，偏离氢原子的一方。共价化合物一般硬度小，熔沸点低。某些单质的分子也是依靠共用电子对形成的。例如氯气的分子就是由两个氯原子各提供一个电子形成共用电子对，电子对同时受两个原子核的作用形成氯分子。由于同种原子吸引电子能力相仿，电子对不偏向任何一方。 实验例如氯化氢（HCI）、水（H2O）等。 试样名称 化学组成 新鲜滤膜 Fe 2O3·5H2O或Fe(OH)3·H2O 锈球内部物质 Fe2O3·H2O或Fe（OH）3 新鲜滤膜 Fe2O3·5H2O或Fe(OH)3·2H2O 为试验结果。由图可见，有新鲜滤膜的锈球，降铁效果良好。而洗去滤膜的锈球则除铁效果很差，并且具有与新滤料相同的特征，它表明只有锈球表面疏松的滤膜物质才具有催化活性，而锈球内总密实的物质则没有催化活性。滤料表面这种具有催化活性的疏松的铁质滤膜，称为铁质活性滤膜。 地下水含铁浓度14mg/l；溶解氧浓度7～8mg/l；滤速10m/h。 实验表明，新鲜的铁质活性滤膜的催化活性最强，随着时间的延长，铁质滤膜逐渐老化，其催化活性也逐渐减退。实验是用成熟滤料进行的，实验结果如图5。停运几天以后，成熟滤料的除铁效能已大大降低，表明铁质滤膜会随时间逐渐老化而丧失其催化活性。锈球内部的密实物质，正是由老化的铁质滤膜长期积累而成。所以，滤料表面铁质活性滤膜的催化作用只有在连续的除铁过程中才能实现。滤料表面的铁质活性滤膜在过滤除铁过程中得到新的补充，从而在原来的滤膜上不断覆盖上新的滤膜，这使滤膜始终保持新鲜而具有很高的催化活性。旧的滤膜则逐渐老化丧失催化活性，久之便成为滤料表面密实的附着物。滤料表面的铁质活性滤膜的不断更新，是锈砂接触氧化除铁过程正常进行的必要条件。 已经明了，铁质活性滤膜接触氧化除铁的过程，首先是滤膜离子交换吸附水中的亚铁离子，可表示如下： Fe(OH)3·2H2O+Fe2+= Fe(OH)2(Ofe) ·2H2O++H+ 当水中有溶解氧时，被吸附的亚铁离子在活性滤膜的催化下迅速地水解和氧化，从而使催化剂得到再生，反应生成物又作为催化剂参与反应，所以铁质活性滤膜接触氧化除铁是一个自动催化过程。 Fe(OH)2(Ofe) ·2H2O+1/4·O2+9/2 ·H2O= 2Fe(OH)3·2H2O+ H+ 收集反冲洗水中的铁泥进行分析，发现其中基本上不含亚铁化合物。它表明被活性滤膜吸附的亚铁离子能被迅速地氧化为高铁。 结论按照铁质活性滤膜接触氧化除铁是一个自动催化过程的概念，在过滤除铁过程中被截留于滤层中的铁质由于具有催化作用，应能使滤层的接触氧化除铁能力得到提高。情况确实如此。图6为除铁过程中，水的含铁浓度沿滤层深度方向分布的变化情况。其中曲线1为滤层反冲洗后1小时的浓度分布情况，曲线2为反冲洗后36小时的情况。由图可见，曲线2较曲线1的位置上移，表明随着铁质在滤层中的积累，滤层的接触氧化除铁能力有明显的提高，它证实了铁质活性滤膜接触氧化除铁是自动催化过程的结论。 成熟滤层的接触氧化除铁速率水中的亚铁离子在成熟滤层中被去除，经历以下诸步骤：亚铁离子由水中向滤料表面扩散；亚铁离子被滤料表面的活性滤膜吸附；被吸附的亚铁离子水解并被氧化，生成高铁氢氧化物——铁质活性滤膜。上述诸步骤中，反应速度最慢者将成为除铁速率的控制步骤。实验表明，亚铁离子向滤料表面扩散可能是除铁速率的控制因素。实验还表明，滤料上活性滤膜只以外表面吸附水中的亚铁离子。 根据菲克定律，亚铁离子向滤膜表面扩散时，扩散速率与水中和滤膜表面的亚铁离子浓度差(C-C’)成正比，与滤膜表面的边界层厚度σ成反比。如果将扩散速率作为除铁速率，并认为C’很小可忽略不计，则 -dc/dt=DS/D(C-C’)≈DS/σ·C (1) 式中 t——时间，t=ml/u； l——滤层的厚度； m——滤层孔隙度； u——滤速； D——扩散系数； S——单位体积滤层中滤膜的外表面积，S=6a(1-m)/d； d——滤料粒径； a——滤料的形状系数； σ——边界层厚度； C’——滤膜表面上的亚铁离子浓度。 将上列各参数代入式(1)得 -dc/dι=βC (2) β=6Dam(1-m)/ σdu (3) 式中β称为滤层的接触催化活性系数。 当水在滤层中呈层流状态流动时，可以认为边界层厚度为一定值(σ=const)，由式 地下水含铁浓度地下水含铁浓度14mg/l；溶解氧浓度7～8mg/l；滤速10m/h。 形成Fe(OH)2沉淀时的pHFe2+从开始沉淀到沉淀完全时溶液的pH（常温下）：7.6~9.6。 Fe(OH)2氧化为为Fe(OH)3的颜色变化Fe(OH)2沉淀氧化为为Fe(OH)3时颜色变化为白色到灰绿色再到红褐色。 Fe(OH)2实验室制法在实验室中如果想制取Fe(OH)2，可以以FeCl2和NaOH为原料。先煮沸FeCl2和NaOH溶液,再用长滴管吸入NaOH溶液并将其伸入FeCl2溶液液面以下，就可制得Fe(OH)2。 |
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