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高铁酸盐去除废水中重金属及其他污染物

2019-11-18 10:41:46 小威环境(北京)科技有限公司 阅读

高铁酸盐的制备方法

1、湿式氧化法

湿式氧化法是在高浓度NaOH条件下利用次氯酸盐氧化铁盐生成高铁酸钠,由于高铁酸钠具有较高的溶解度,向溶液中加入KOH,可以析出高铁酸钾晶体。该方法虽然制备的高铁酸钾纯度高,但是制备工艺过程相对复杂,而且产率较低。

2、电解法

电解法即电化学氧化法,此法以铁单质或铁化合物为电极,在一定浓度NaOH溶液中,利用电氧化制得高铁酸盐,温度对其氧化效率有一定的影响,若温度发生变化,高铁酸盐的分解速率也会产生相应的改变。为解决这个问题,有研究者采用Pt或掺杂B的材料做阳极,以熔融态碱做相应的电解质,降低了制备过程中温度的影响。

3、高温氧化法

高温氧化法又称干式氧化法,该法是将铁氧化物和硝酸钾进行混合,然后加热到1100 ℃煅烧制得高铁酸钾,但是此法得到的高铁酸钾纯度很低,产物中铁的价态也不唯一,且易吸收水分,因此不太适用于制备纯度很高的高铁酸盐。

4、高铁酸盐同时去除多种重金属

废水中的重金属离子主要由化工、冶炼等企业排入水体,不同企业排出的重金属种类、含量及各自的存在形态也不同。待处理废水中同时含有两种或两种以上重金属离子时高铁酸盐的去除效果是否受到影响也是一个值得探究的问题。M. Lim等利用高铁酸钾同时去除河水中的重金属(Cu、Mn和Zn),结果表明,高铁酸钾对重金属的去除过程中,其氧化絮凝作用非常显著,且去除效率与pH相关,而总体温度对高铁酸盐和重金属之间的反应没有任何影响。王颖馨等利用K2FeO4有效地处理了砷、铅复合污染,在K2FeO4投加量为24 mg/L时,对砷、铅的去除率分别可达到99.30%、100%,且溶液pH小于7时,同时去除砷、铅效果较好。但与单独污染相比,低K2FeO4投加量下砷与铅存在明显的竞争关系,且K2FeO4的投加量并不是越多越好,这可能与吸附容量有关。B. Lan等将高铁酸钾用于处理砷和锑的组合污染,As(Ⅲ)和Sb(Ⅲ)被氧化后通过Fe(Ⅵ)的还原产物从溶液中吸附分离。结果表明,在双溶质溶液中2种元素的吸附速率较单溶质溶液有显著提高,证明砷和锑之间存在协同作用。

5、高铁酸盐去除重金属络合物

由于大量工业废水排入水环境中,导致产生重金属络合污染物,该络合污染物成分极其复杂,一般情况下,水体中都是游离态重金属、络合态重金属以及有机络合物共存。有一些研究利用Fe(Ⅵ)对这种混合体系进行处理,同样得到了较为理想的效果。

L. Sailo等将高铁酸盐(Ⅵ)用于处理被金属(Ⅱ)-络合物〔即Cu(Ⅱ)-NTA、Cu(Ⅱ)-EDTA和Cd(Ⅱ)-EDTA〕污染的废水,提出在高铁酸盐(Ⅵ)的存在下,酸性条件有利于金属(Ⅱ)-络合物的降解/矿化,且提高pH至12.0的条件下可有效地同时去除游离铜或镉。同样,Cu(Ⅱ)-IDA、Zn(Ⅱ)-IDA、Cd(Ⅱ)-IDA和Ni(Ⅱ)-IDA等水中的金属-亚氨基二乙酸络合物也可先通过降低pH来提高Fe(Ⅵ)对M(Ⅱ)-IDA的解络合速率,在总有机碳(TOC)显著降低且获得游离态金属离子的情况下再将Fe(Ⅵ)处理的样品在pH=12.0时,利用Fe(Ⅵ)的氧化作用进一步去除水中的金属离子。S. M. Lee等在CN-Cu、CN-Ni或CN-Cu-Ni的混合/络合体系中使用高铁酸盐(Ⅵ)用于氰化物的氧化和同时去除铜或镍。结果表明对于CN-Cu和CN-Ni系统,在pH=10.0时CN可以发生快速且有效的氧化,在pH=13.0时铜几乎完全被去除,在CN-Cu-Ni体系中也可观察到类似的结果,其中通过用Fe(Ⅵ)处理实现CN和Cu的降解,并且部分地除去Ni。

6、高铁酸盐应用于其他污染物的处理

目前,富营养化问题也极为严重。通过大量研究总结发现,磷是造成多数水体富营养化的关键因素。目前单独依靠生物法除磷很难满足要求。因此,利用化学方法辅助除磷已势在必行。利用高铁酸盐除磷是利用其很高的氧化性来氧化含磷化合物,形成难溶磷酸盐沉淀物,在反应过程中,会生成一些复杂的中间络合产物,起到吸附和网捕作用,形成沉淀,从而得到去除。吴晓荣通过研究得到了最佳的除磷工艺条件,利用高铁酸钾联合聚合硫酸铁在相应的工艺条件下对磷的去除率可以达到80%左右,达到国家城镇污水排放标准的一级A标准。

高铁酸钾在去除有机物、抗生素以及有毒物质等方面也有很好的效果。Jing Zhang等研究表明,高铁酸盐和亚硫酸盐的联合,会提高反应的活性,快速去除有机物。Mingbao Feng对比了吩嗪硫酸甲酯(PMS)和Fe(Ⅵ)单独对抗生素的去除效果,还通过对比二者不同比例的混合去除抗生素的效果发现,二者协同效果更好。V. K. Sharma等的研究表明,高铁酸盐对含氮、含硫污染物、抗生素、有毒物质以及重金属的去除具有显著效果。S. N. Malik等的研究结果表明单独用高铁酸盐处理色度、COD、有毒物质效果不明显,但是,将高铁酸盐和硫酸亚铁按照一定比例混合,可以提高对色度、COD、有毒物质的去除率,分别为96.5%、83%、75%。