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高鐵酸鹽去除廢水中重金屬及其他污染物

2019-11-18 10:41:46 小威環境(北京)科技有限公司 閱讀

高鐵酸鹽的制備方法

1、濕式氧化法

濕式氧化法是在高濃度NaOH條件下利用次氯酸鹽氧化鐵鹽生成高鐵酸鈉,由于高鐵酸鈉具有較高的溶解度,向溶液中加入KOH,可以析出高鐵酸鉀晶體。該方法雖然制備的高鐵酸鉀純度高,但是制備工藝過程相對復雜,而且產率較低。

2、電解法

電解法即電化學氧化法,此法以鐵單質或鐵化合物為電極,在一定濃度NaOH溶液中,利用電氧化制得高鐵酸鹽,溫度對其氧化效率有一定的影響,若溫度發生變化,高鐵酸鹽的分解速率也會產生相應的改變。為解決這個問題,有研究者采用Pt或摻雜B的材料做陽極,以熔融態堿做相應的電解質,降低了制備過程中溫度的影響。

3、高溫氧化法

高溫氧化法又稱干式氧化法,該法是將鐵氧化物和硝酸鉀進行混合,然后加熱到1100 ℃煅燒制得高鐵酸鉀,但是此法得到的高鐵酸鉀純度很低,產物中鐵的價態也不唯一,且易吸收水分,因此不太適用于制備純度很高的高鐵酸鹽。

4、高鐵酸鹽同時去除多種重金屬

廢水中的重金屬離子主要由化工、冶煉等企業排入水體,不同企業排出的重金屬種類、含量及各自的存在形態也不同。待處理廢水中同時含有兩種或兩種以上重金屬離子時高鐵酸鹽的去除效果是否受到影響也是一個值得探究的問題。M. Lim等利用高鐵酸鉀同時去除河水中的重金屬(Cu、Mn和Zn),結果表明,高鐵酸鉀對重金屬的去除過程中,其氧化絮凝作用非常顯著,且去除效率與pH相關,而總體溫度對高鐵酸鹽和重金屬之間的反應沒有任何影響。王穎馨等利用K2FeO4有效地處理了砷、鉛復合污染,在K2FeO4投加量為24 mg/L時,對砷、鉛的去除率分別可達到99.30%、100%,且溶液pH小于7時,同時去除砷、鉛效果較好。但與單獨污染相比,低K2FeO4投加量下砷與鉛存在明顯的競爭關系,且K2FeO4的投加量并不是越多越好,這可能與吸附容量有關。B. Lan等將高鐵酸鉀用于處理砷和銻的組合污染,As(Ⅲ)和Sb(Ⅲ)被氧化后通過Fe(Ⅵ)的還原產物從溶液中吸附分離。結果表明,在雙溶質溶液中2種元素的吸附速率較單溶質溶液有顯著提高,證明砷和銻之間存在協同作用。

5、高鐵酸鹽去除重金屬絡合物

由于大量工業廢水排入水環境中,導致產生重金屬絡合污染物,該絡合污染物成分極其復雜,一般情況下,水體中都是游離態重金屬、絡合態重金屬以及有機絡合物共存。有一些研究利用Fe(Ⅵ)對這種混合體系進行處理,同樣得到了較為理想的效果。

L. Sailo等將高鐵酸鹽(Ⅵ)用于處理被金屬(Ⅱ)-絡合物〔即Cu(Ⅱ)-NTA、Cu(Ⅱ)-EDTA和Cd(Ⅱ)-EDTA〕污染的廢水,提出在高鐵酸鹽(Ⅵ)的存在下,酸性條件有利于金屬(Ⅱ)-絡合物的降解/礦化,且提高pH至12.0的條件下可有效地同時去除游離銅或鎘。同樣,Cu(Ⅱ)-IDA、Zn(Ⅱ)-IDA、Cd(Ⅱ)-IDA和Ni(Ⅱ)-IDA等水中的金屬-亞氨基二乙酸絡合物也可先通過降低pH來提高Fe(Ⅵ)對M(Ⅱ)-IDA的解絡合速率,在總有機碳(TOC)顯著降低且獲得游離態金屬離子的情況下再將Fe(Ⅵ)處理的樣品在pH=12.0時,利用Fe(Ⅵ)的氧化作用進一步去除水中的金屬離子。S. M. Lee等在CN-Cu、CN-Ni或CN-Cu-Ni的混合/絡合體系中使用高鐵酸鹽(Ⅵ)用于氰化物的氧化和同時去除銅或鎳。結果表明對于CN-Cu和CN-Ni系統,在pH=10.0時CN可以發生快速且有效的氧化,在pH=13.0時銅幾乎完全被去除,在CN-Cu-Ni體系中也可觀察到類似的結果,其中通過用Fe(Ⅵ)處理實現CN和Cu的降解,并且部分地除去Ni。

6、高鐵酸鹽應用于其他污染物的處理

目前,富營養化問題也極為嚴重。通過大量研究總結發現,磷是造成多數水體富營養化的關鍵因素。目前單獨依靠生物法除磷很難滿足要求。因此,利用化學方法輔助除磷已勢在必行。利用高鐵酸鹽除磷是利用其很高的氧化性來氧化含磷化合物,形成難溶磷酸鹽沉淀物,在反應過程中,會生成一些復雜的中間絡合產物,起到吸附和網捕作用,形成沉淀,從而得到去除。吳曉榮通過研究得到了最佳的除磷工藝條件,利用高鐵酸鉀聯合聚合硫酸鐵在相應的工藝條件下對磷的去除率可以達到80%左右,達到國家城鎮污水排放標準的一級A標準。

高鐵酸鉀在去除有機物、抗生素以及有毒物質等方面也有很好的效果。Jing Zhang等研究表明,高鐵酸鹽和亞硫酸鹽的聯合,會提高反應的活性,快速去除有機物。Mingbao Feng對比了吩嗪硫酸甲酯(PMS)和Fe(Ⅵ)單獨對抗生素的去除效果,還通過對比二者不同比例的混合去除抗生素的效果發現,二者協同效果更好。V. K. Sharma等的研究表明,高鐵酸鹽對含氮、含硫污染物、抗生素、有毒物質以及重金屬的去除具有顯著效果。S. N. Malik等的研究結果表明單獨用高鐵酸鹽處理色度、COD、有毒物質效果不明顯,但是,將高鐵酸鹽和硫酸亞鐵按照一定比例混合,可以提高對色度、COD、有毒物質的去除率,分別為96.5%、83%、75%。

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