高铁盐与亚铁盐混凝除As(III)性能的对比研究
铁盐与亚铁盐的相互转化
铁盐与亚铁盐的相互转化铁盐和亚铁盐的转化,听起来像是化学课本上那些看起来又深奥又神秘的内容,但其实它们俩是生活中很常见的东西哦。
大家可能都听说过铁,但你知道吗,铁有两种状态,一种是铁离子带着2个正电荷的叫做亚铁盐,另一种带着3个正电荷的叫做铁盐。
就像我们平常说的铁和锈,铁盐其实就是铁生锈的一种状态。
你可能会想,铁和亚铁到底是个啥关系?其实它们就像是变形金刚,铁和亚铁可以互相转换,只要给它们一点合适的“动力”,它们就能变个样,状态大变。
这就是化学中的氧化还原反应,说得简单点,就是铁遇到氧气,氧气让它变成铁盐,像是我们说的“锈了”,但是如果你让铁还原回去,它又能变回亚铁盐。
咱们可以想象一下,亚铁盐就像是一个正在努力保持健康的年轻铁,它还保持着那种活力,而铁盐嘛,它就是累了,氧气给它压力,它老了,开始变成“锈”,但一旦给它注入还原剂,就能让它恢复青春,重新焕发光彩。
有趣的是,这两种状态的铁也能在不同的环境中“换身”。
比如你把亚铁盐放在氧气丰富的环境中,氧气就像魔法一样,把它变成铁盐。
再比如,如果你给亚铁盐加点还原剂,它又可以从铁盐的状态回到亚铁盐,像是人家在减肥一样,恢复了健康状态。
其实这个过程就像是日常生活中的种种变化,铁盐和亚铁盐就好像是两个人在生活的节奏里不停地互换身份,变化自如。
你有没有想过为什么铁在自然界中总是以铁盐的形式存在?那是因为氧气太贼了,一旦铁暴露在氧气中,它就很容易被氧化,变成铁盐。
所以,铁的“本性”其实是不想变成铁盐的,它想做个好青年,保持在亚铁盐的状态,但大自然的氧气又太“霸道”,让它不得不接受铁盐的命运。
不过,如果铁盐想恢复成亚铁盐,那就需要一些“救星”。
还原剂就是这样的“救世主”,它们会给铁盐提供电子,帮它恢复到亚铁的状态。
讲到这里,可能有人会想,亚铁盐和铁盐到底有啥区别,为什么这么复杂?其实说白了,它们的区别就像是气氛中的一丝轻重变化。
铁盐是一种氧化状态,而亚铁盐则是还原状态。
污水处理各种除磷药剂的优劣特点
污水处理各种除磷药剂的优劣特点
随着世人生活习惯的改变,日常生活中产生大量的污水,且出水
含磷量高。
污水除磷为了需要有效控制出水总磷,除了及时合理吸入
剩余泥即时之外,建议使用相关的除磷药剂来降低出水总磷;目前市
场上能除磷药剂有铁盐、铝盐、石灰;石灰因其导致出水pH升高,不
予考虑,那么能考虑的就只有铁盐和铝盐;目前可供使用的铝盐过氧
化氢主要为聚合氯化铝、铁盐有亚铁盐、三价铁盐。
铝盐、铁盐、三价铁盐三种药剂各有优劣:
1、铝盐,市售的铝盐劣质的含有一定的磷酸盐,虽能除磷,但效
果不稳定,用药量大,成本高,其自身质子铝携带和氯离子对微生物
活性有一定的抑制作用,其优点是对水质pH影响较低;
2、亚铁盐:亚铁盐除磷效果较为理想,市场价格极低,但是,若
在出水端加亚铁面粉,残余亚铁离子会被溶解氧氧化,导致出水发黄,即便不完全氧化,水质也会因亚铁离子水解变得较清澈(因为亚铁离
子完全结晶pH值高达8.5);
3、三价铁盐(铁盐):铁盐因其价态高,除磷效率高,本土市场
价格稍高于亚铁,远低于聚铝,残余铁离子更易沉淀,对微生物活性
没有阻碍,是较为理想的除磷剂,缺点是其会对pH值有降低作用,但
对于日常生活污水厂,其加量不大,pH值降低范围不偏低0.5。
根据以上所述,我们可以了解到,选择铁盐作为市政污水厂强化
除磷药剂是比较理想的,我司生产的除磷剂有较好的价格优势,药剂
为复合态物质,不仅除磷效率高,且对污泥的土壤结构具有强化作用,出水会更加清澈。
受用目前有很多城市污水及工业污水厂使用除磷剂
的效果理想,出水水质稳定。
3.1.3.《铁盐和亚铁盐》(教学设计)——高一上学期人教版(2019)必修第一册
《铁盐和亚铁盐》教学设计
教学反思
本节课的目的是让学生应用所学的分类思想和氧化还原知识,研究重要含铁化合物的化学性质。
从实施后的效果看,有以下几个特点:
组织学生分小组经过预测、选择试剂,自主设计实验和有关活动方案探究Fe3、Fe2的相互转化。
在此过程中,注重让学生体会科学探究的一般过程和方法,激发学生学习化学的兴趣,培养他们科学探究的能力。
实施实验后,引导学生对实验结果进行分析、整理,确定含有不同价态铁元素物质具有的性质和相互转化关系。
这一环节由于受到高一学生化学知识和实验能力的限制,开放程度的确定需要慎重把握,学生的探究能力也需要在今后的学习中循序渐进的培养。
最后让学生根据实验得到的结论去解决生活中的实际问题,解释实验室中配制试剂的注意事项,使所学知识得到及时的巩固和落实。
本节课实施后的情况来看,开放程度总体把握比较合理,几个开放点的设置体现出了一定梯度,有针对性的培养学生多方面能力。
根据课上学生的配合情况和各方面表现,体现出了较好的课堂实效性。
亚铁盐和铁盐的检验方法
亚铁盐和铁盐的检验方法亚铁盐和铁盐啊,这可真是化学世界里很有趣的一对“小伙伴”呢!那怎么检验它们呢?嘿,这可得好好说道说道。
咱先说说亚铁盐吧。
你知道吗,亚铁盐就像是个有点害羞的小孩子,不太容易被直接发现。
但是呢,我们有办法让它“现形”!有一种试剂叫高锰酸钾,这玩意儿可厉害啦。
如果往含有亚铁盐的溶液里滴加高锰酸钾溶液,要是溶液的颜色从紫红色变成了无色或者浅粉色,那可就八九不离十,里面有亚铁盐啦!你说神奇不神奇?就好像是给这个害羞的小孩子找到了一个特别的标记一样。
还有啊,亚铁盐遇到铁氰化钾也会有特别的反应哦!会产生一种蓝色的沉淀,就像是天空的颜色一样好看呢。
这就像是给亚铁盐贴上了一个独一无二的“标签”,一下子就能把它认出来啦。
那铁盐呢,它可就没那么“害羞”啦。
铁盐就像是个爱表现的孩子。
比如说硫氰酸钾,这可是铁盐的“好朋友”呢。
只要把硫氰酸钾滴到含有铁盐的溶液里,哇塞,溶液马上就会变成血红色!那颜色,可鲜艳啦,一下子就能让你知道这里面有铁盐。
这就好像是铁盐在大声喊:“嘿,我在这里呢!”咱平时生活里也能碰到和亚铁盐、铁盐有关的事儿呢。
就好比说有些补铁的药品,里面说不定就有亚铁盐或者铁盐。
那我们怎么知道它到底是不是有效的呢?这时候检验方法不就派上用场啦!要是能准确检验出来,那我们用起来也放心呀,对吧?你想想看,如果没有这些检验方法,那我们岂不是对这些物质一无所知,就像在黑暗中摸索一样。
但有了它们,就好像点亮了一盏明灯,让我们能清楚地看到它们的存在和特点。
所以啊,学会这些亚铁盐和铁盐的检验方法,真的很重要呢!它能让我们更好地了解和利用这些化学物质,就像拥有了一把打开化学世界大门的钥匙。
我们可以通过这些方法去探索、去发现更多有趣的化学现象和规律。
这难道不是一件超级棒的事情吗?难道你不想掌握这些神奇的检验方法,去感受化学的魅力吗?赶紧行动起来吧!让我们一起在化学的海洋里畅游,发现更多的精彩!。
不同亚铁矿物对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的表面吸附特征及机制比较研究
苏广权,鞠琳,郑翔宇,等.不同亚铁矿物对As (Ⅲ)和As (Ⅴ)的表面吸附特征及机制比较研究[J].农业环境科学学报,2023,42(7):1495-1504.SU G Q,JU L,ZHENG X Y,et parative study on the surface adsorption characteristics of different ferrous minerals for As (Ⅲ)and As (Ⅴ)and their mechanisms[J].Journal of Agro-Environment Science ,2023,42(7):1495-1504.不同亚铁矿物对As (Ⅲ)和As (Ⅴ)的表面吸附特征及机制比较研究苏广权1,鞠琳1,郑翔宇1,姚爱军1*,杨晶柳1,赵曼2,王诗忠2,汤叶涛2,仇荣亮2,3,4(1.中山大学地理科学与规划学院,广州510006;2.中山大学环境科学与工程学院,广东省环境污染控制与修复技术重点实验室,广州510006;3.岭南现代农业科学与技术广东省实验室,广州510642;4.华南农业大学资源环境学院,广东省农业农村污染治理与环境安全重点实验室,广州510642)Comparative study on the surface adsorption characteristics of different ferrous minerals for As (Ⅲ)andAs (Ⅴ)and their mechanismsSU Guangquan 1,JU Lin 1,ZHENG Xiangyu 1,YAO Aijun 1*,YANG Jingliu 1,ZHAO Man 2,WANG Shizhong 2,TANG Yetao 2,QIU Rongliang 2,3,4(1.School of Geography and Planning,Sun Yat-sen University,Guangzhou 510006,China;2.School of Environmental Science and Engineering,Guangdong Provincial Key Lab for Environmental Pollution Control and Remediation Technology,Sun Yat-sen University,Guangzhou 510006,China;3.Guangdong Laboratory for Lingnan Modern Agriculture,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,China;4.Guangdong Provincial Key Laboratory of Agricultural &Rural Pollution Abatement and Environmental Safety,College of Natural Resources and Environment,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,China )收稿日期:2023-01-01录用日期:2023-03-29作者简介:苏广权(1998—),男,广东揭阳人,硕士研究生,研究方向为农田重金属污染修复。
纳米铁去除饮用水中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)
纳米铁去除饮用水中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)黄园英;秦臻;刘菲【期刊名称】《岩矿测试》【年(卷),期】2009(028)006【摘要】在好氧水体中,As(Ⅲ)比As(Ⅴ)更易迁移,而且在水处理过程中去除效率更低.在实验室合成制得BET比表面积为49.16 m~2/g,直径范围为20~40 nm的纳米铁.通过批试验考察纳米铁对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)去除能力及其反应动力学情况.结果表明,在pH为7,温度20℃时纳米铁能够快速地去除As(Ⅲ)和As(Ⅴ),在60 min 内,0.25 g纳米铁对起始浓度为968.6μg/L As(Ⅲ)和828.9μg/L As(Ⅴ)的去除率大于99.5%.反应遵循准一级反应动力学方程,标准化后的As(Ⅲ)和As(Ⅴ)比表面积速率常数k_(SA)分别为1.30 mL/(m~2·min)和1.64 mL/(m~2·min).由实验结果可知,具有高反应活性的纳米铁是用于含砷饮用水处理非常有效的吸附材料.【总页数】6页(P529-534)【作者】黄园英;秦臻;刘菲【作者单位】国家地质实验测试中心,北京,100037;中国地质大学水资源与环境学院,北京,100083;中国地质大学水资源与环境学院,北京,100083【正文语种】中文【中图分类】O613.63;O614.811;O647.32【相关文献】1.纳米铁用于饮用水中As(Ⅲ)去除效果 [J], 黄园英;刘丹丹;刘菲2.去除水中的氟化物使用载铝螯合树脂选择性去除废水和饮用水中的氟化物 [J], Kedar Oke;Stefan Neumann;Beryn Adams3.去除饮用水中的砷——氧化铁基杂化树脂吸附剂选择性地去除饮用水中的砷 [J], Stefan Neumann4.复合材料包埋纳米铁去除废水中Cr(Ⅵ) [J], 詹聪;邓同辉;李琴;张丰;黎建刚;唐红梅5.膨胀石墨负载纳米铁的制备及其对水中Cr(Ⅵ)及染料的去除 [J], 田利强;梁敏;龙康;陈秀清因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
3.1铁盐和亚铁盐教学设计2023-2024学年高一上学期化学人教版(2019)必修第一册
第三章铁金属材料第一节铁及其化合物(第二课时)(教学设计)——铁盐和亚铁盐【教材分析】铁是课程标准要求学习的典型金属元素之一。
因此,对于这一重要的金属及其化合物知识,教材单独安排了一节内容。
教材引导学生在复习、拓展已学知识的基础上,从氧化还原反应和离子反应的视角,提升对铁及其化合物知识的认识,强调铁元素不同价态间的转化关系,发展“宏观辨识与微观辨析”学科核心素养。
无论是生活还是理论上,学生对于铁及其化合物都是比较熟悉的,这样使得学生对本节课的新知识接受起来比较容易,为学生接受新知识降低了门槛。
教材先通过实验介绍铁离子的检验,在此基础上,再通过实验讨论了铁离子被还原成亚铁离子及亚铁离子被氧化成铁离子,并运用氧化还原反应原理,总结出铁离子和亚铁离子的相互转化关系。
最后,通过“思考交流”栏目把铁及其化合物的相互转化关系进一步系统化和网络化。
【设计理念】坚持以发展学生化学学科五大核心素养为目标,重视开展以“素养为本”的教学,开展基于化学学科核心素养的评价,使每个学生化学学科核心素养得到不同程度的发展。
本节是“铁及其化合物”中的第2课时,教材内容包括三个方面:一是通过实验介绍离子检验,二是运用氧化还原反应的原理总结出不同价态铁元素之间的相互转化,三是化学服务与社会——解释生活中的实际问题。
本节课教学过程设计,首先从物质类别和化合价两个角度给含铁元素的物质进行分类入手,分析生活中铁盐给人们带来的影响,引出铁离子和亚铁离子的实验探究的流程。
再从学生熟悉的氧化还原反应开始分析,总结不同价态铁元素之间的相互转化。
最后,和学生一起用化学知识来解释生活中的现象,从而感受化学对人类生产生活的影响。
【教学目标】(1)能辨别铁盐和亚铁盐溶液的颜色,学会Fe3+、Fe2+的检验方法,了解Fe2+和Fe3+之间的相互转化的规律。
(2)能设计并完成Fe2+、Fe3+相互转化的实验探究,掌握研究物质性质的一般方法和思路,体会理论知识在探究物质性质上的具体作用。
铁盐和铝盐混凝微滤工艺除As(V)的比较研究
中 图 分 类 号 : 735 文献 标 识 码 : 文 章 编 号 :2030 (0 7 1—180 X 0. A 05 —3 120 )029—5
A snc V )R moa rm rn ig Wae y F r c S l a d A u n m at re i( e v lfo D ikn tr b er at n lmiu S i l
李 晓 波 , 水 波 , 平 吴 顾
( 津大学环境科学与工程学院 , 津 天 天 摘 要 : 择 FC3和 选 e1 307 ) 002 (O ) 混 凝 剂 , 用 小 试 规 模 的 混 凝 微 滤 膜 反 应 器 比较 了铁 盐 和 铝 盐 混 凝 微 滤 工 艺 的 除 A ( ) 果 、 S, 作 采 sv 效
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第 2年 1 1 208 第 月 07 卷 0 0期
环
境
科
学
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V0 . 8. 1 2 No. 0 1 0c . 2 07 t .0
铁盐 和铝 盐 混 凝 微 滤 工 艺 除ASV) 比较研 究 ( 的
as nc r mo a fce c fte t rc se r l s q a .Are c c n e rto a e lwe d fo a o t1 0 tg L t lw 0 t / re i e v le  ̄ ln yo wo p e s sae amo te u l h o 1 s ni o c nt in c b o r r m b u 0 t/ o beo 1 t L a n e g a d te lwe ti 6 g・ n o s s 1.8 u L~ .AⅡ 0 h u bd t fte te td wae sls h n 0. NTU. T e c n e tain ffri lu n h fte tr iiy o h r ae tr i e sta 1 h o c nr t so e rc.a mium n o ad S 一 o h rae trae e trl aife e sa d r fdr igwa e .Afe rae y fri atp c s ,p v u fte t ae tr fte t tdwae r n i y s t i d t tn a d o i n tr t rt td b erc s r e s H a eo r tdwae e e s h nk e l o l h e
亚铁盐与铁盐的相互转化
亚铁盐与铁盐的相互转化亚铁盐与铁盐的相互转化导语:亚铁盐和铁盐是我们在化学实验和工业生产中经常接触到的物质。
它们之间的相互转化在化学反应中起着重要作用。
本文将深入探讨亚铁盐和铁盐的相互转化,包括它们的性质、反应条件和应用领域。
让我们一起来了解这一有趣的化学现象吧!一、亚铁盐和铁盐的性质及区别1. 亚铁盐的性质:亚铁盐,通常是指氯化亚铁(FeCl2)和硫酸亚铁(FeSO4)。
它们的共同特点是含有2价的铁离子(Fe2+)。
亚铁盐多数为淡绿色或淡蓝色的晶体,易溶于水,在空气中容易被氧化而发生颜色变化。
由于亚铁离子具有较强的还原性,因此亚铁盐在一些还原反应中起到了重要的催化剂的作用。
2. 铁盐的性质:铁盐主要指氯化铁(FeCl3)和硫酸铁(Fe2(SO4)3)。
与亚铁盐不同的是,铁盐中铁的氧化态为3+,即含有3价的铁离子(Fe3+)。
铁盐呈现出红褐色或黄褐色的颜色,也易溶于水。
铁盐在一些氧化反应和络合反应中发挥着重要的作用。
3. 区别与联系:亚铁盐和铁盐的区别主要在于铁的氧化态不同,导致了不同的性质和催化活性。
亚铁盐中的2价铁离子较于3价铁离子在电子构型上更不稳定,因此更容易参与化学反应。
在一些氧化还原和复合反应中,亚铁盐常常被氧化成铁盐。
相反的,铁盐可以通过还原反应转化为亚铁盐。
二、亚铁盐与铁盐的相互转化反应1. 亚铁盐氧化为铁盐:亚铁盐的氧化过程是亚铁离子被氧气氧化为3价的铁离子的过程。
这个反应通常发生在潮湿的空气中。
亚铁盐溶液接触到空气中的氧气后,亚铁离子会被氧化成铁离子。
这个反应可以用如下的反应方程式表示:2Fe2+ + O2 → 2Fe3+。
2. 铁盐还原为亚铁盐:铁盐的还原过程是3价铁离子被还原成2价铁离子的过程。
这个反应通常发生在还原剂的作用下。
在硫酸铁溶液中加入铁粉,铁粉会与铁离子发生反应,并将铁离子还原成亚铁离子。
这个反应可以用如下的反应方程式表示:Fe3+ + Fe → 2Fe2+。
铁盐和亚铁盐ppt课件
铁盐和亚铁盐
环节一:创设情境、提出问题
环节二:思维碰撞、获取新知
猜想与假设
补铁剂补的是几价的铁元素呢 ? 如何鉴别?
环节二:思维碰撞、获取新知
演示实验
神奇的KSCN(硫氰化钾)溶液
注:含Fe3+的溶液遇KSCN溶液时变 成红色,可利用这一反应检验Fe3+
原理:Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3
环节三:应用知识、检测成分
小组活动一:小组实验1
实验目的
检测补铁剂中有效成分
实验方案
1~4组按方Leabharlann 一进行,5~7组按方案二进行从右边数,每组第1位为计时员,第2位为现象记 实验分工 录员,第4位同学为实验员,第5位同学为实验员
助手,其余同学为观察员
实验时间 实验结论
2分钟
方案1证明有效成分为Fe3+,方案2证明有效成分为 Fe2+
环节二:思维碰撞、获取新知
总结:Fe2+及Fe3+的检验方法
环节三:应用知识、检测成分
实验准备:提出方案
方案一:特性法
方案二:沉淀法
取2mL(食指1指节)补铁 剂于试管中,然后滴加 2滴KSCN溶液,观察并 记录现象。
取2mL(食指1指节)补铁 剂于试管中,然后滴加 5滴NaOH溶液,观察并 记录现象。
环节四:模型建立、实验探究
资料卡片
环节四:模型建立、实验探究
小组活动二:实验设计
任务一:小组讨论,设计 实验,探究维C能否将Fe3+ 转化为Fe2+ 可选试剂:补铁剂、维C、 KSCN溶液
任务二:小组讨论,设计 实验,探究H2O2能否将 Fe2+转化为Fe3+ 可选试剂:补铁剂、H2O2 溶液、KSCN溶液
采用石灰-铁盐混凝沉淀法去除废水中的As(Ⅲ)
采用石灰-铁盐混凝沉淀法去除废水中的As(Ⅲ)
刘桂秋;张鹤飞;赵振华
【期刊名称】《化工环保》
【年(卷),期】2008(028)003
【摘要】基于Fe(Ⅲ)与砷有较好的亲和性,采用石灰-铁盐混凝沉淀法去除废中的As(Ⅲ),考察了溶液pH、搅拌时间、聚丙烯酰胺(PAM)加入量等对As(Ⅲ)去除率的影响.实验结果表明:Fe(Ⅲ)可有效去除As(Ⅲ),去除率可达98%以上;As(Ⅲ)去除率受Fe3+加入量和溶液pH等因素的影响,偏碱性环境和一定范围内增加Fe3+的加入量可有效提高As(Ⅲ)的去除率;延长搅拌时间和加入PAM对As(Ⅲ)的去除率几乎无影响.Fe3+与As(Ⅲ)生成FeAsO3沉淀或FeAsO3与Fe(OH)3的复合
体,Fe(OH)3对As(Ⅲ)的吸附可能是石灰-铁盐除As(Ⅲ)的主要作用机理.
【总页数】4页(P226-229)
【作者】刘桂秋;张鹤飞;赵振华
【作者单位】西北工业大学,动力与能源学院,陕西,西安,710072;西北工业大学,动力与能源学院,陕西,西安,710072;河海大学,水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏,南京,210098
【正文语种】中文
【中图分类】X703.1
【相关文献】
1.预氧化—混凝沉淀法快速去除水中砷研究 [J], 袁润权;胡小芳;余素华
2.混凝沉淀法去除饮用水中痕量磷的试验 [J], 李亚峰;李辉洋;刘莎
3.加碱混凝沉淀法去除蓝皮制革废水中Cr3+及COD的研究 [J], 罗亚红;何成达;唐礼庆;李悦;吴彩芳
4.混凝沉淀法对印染废水中COD去除率影响因素的处理参数试验 [J], 钱明保
5.铁盐改性蒙脱土活化过一硫酸盐去除水中双酚A效能与机理 [J], 王盼盼;赵博因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
铁盐和亚铁盐(解析版)
第三章铁金属材料第一节铁及其化合物3.1.3铁盐和亚铁盐板块导航01/学习目标明确内容要求,落实学习任务02/思维导图构建知识体系,加强学习记忆03/知识导学梳理教材内容,掌握基础知识04/效果检测课堂自我检测,发现知识盲点05/问题探究探究重点难点,突破学习任务06/分层训练课后训练巩固,提升能力素养1.知道Fe3+、Fe2+的检验原理、试剂的选择及用显色法检验Fe2+时试剂加入的顺序。
2.知道Fe2+的强还原性、Fe3+的强氧化性,能依据氧化还原反应原理选择适当的物质实现两者间的相互转化。
3.依据氧化还原反应原理理解Fe、Fe2+、Fe3+的转化关系及应用。
重点:Fe3+、Fe2+的检验,铁盐与亚铁盐之间相互转变。
难点:铁盐与亚铁盐之间相互转变。
一、亚铁盐的性质及应用1.弱氧化性(1)Mg、Al、Zn与亚铁盐溶液发生置换反应①Fe2++Zn Fe+Zn2+②Fe2++Mg Fe+Mg2+③3Fe2++3Al3Fe+2Al3+(2)K、Ca、Na与亚铁盐溶液反应①先与水反应:2Na+2H2O2NaOH+H2↑②碱与亚铁盐反应:Fe2++2OH-Fe(OH)2↓2.强还原性(1)能够被Cl2、Br2氧化①除FeCl3溶液中的FeCl2溶液:2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-②Br2:2Fe2++Br22Fe3++2Br-(2)能够被O2氧化①反应:12Fe2++O2+6H2O8Fe3++4Fe(OH)3↓②保存:密封保存,防止O2将Fe2+氧化;加少量铁粉将Fe3+还原成Fe2+(3)能够被酸性的H2O2氧化①反应:2Fe2++2H++H2O22Fe3++2H2O②应用:除去Fe3+中Fe2+的最佳方法(4)与酸性条件下的MnO4-、NO3-、ClO-等离子不能大量共存①酸性MnO4-:5Fe2++MnO4-+8H+5Fe3++Mn2++4H2O②酸性NO3-:3Fe2++NO3-+4H+3Fe3++NO↑+2H2O③酸性ClO-:2Fe2++2H++ClO-2Fe3++H 2O+Cl-(5)还原性:I->Fe2+>Br-①向FeBr2溶液通入Cl2,先氧化Fe2+,后氧化Br-②向FeI2溶液通入Cl2,先氧化I-,后氧化Fe2+3.与碱溶液反应①烧碱:Fe2++2OH-Fe(OH)2↓②氨水:Fe2++2NH3·H2O Fe(OH)2↓+2NH4+二、铁盐的性质及应用含有Fe3+的溶液呈棕黄色,Fe3+处于铁的高价态,遇Fe、Cu、HI、H2S、SO2-3等均表现为氧化性。
亚铁盐与高铁盐除磷工艺的对比研究
1
前
言
水体富营养化污染是目前世界各国面临的重大环境问题[1~4]。一般认为,磷是水体富营养化的主要诱 发因子,废水除磷是防止水体富营养化的重要途径[4~7]。亚铁盐和高铁盐是两种常用的化学除磷混凝剂, 两者均具有除磷效率高,工艺简单,运行可靠等优点[8,9]。但亚铁盐和高铁盐在废水除磷适用性、高效性 和经济性方面却不尽相同。根据 Parsons、徐晓军和邢伟等研究认为高铁盐在废水除磷工艺中应用更为普 遍[8,10,11];但据 Clark 等研究,亚铁盐除磷效率(94.3%)高于高铁盐除磷效率(87.8%)[12],Oikonomidis 和徐 丰果等研究也印证了这一观点[13,14];在处理成本方面,亚铁盐的市场价格显著低于高铁盐市场价格[15]。 除此之外,Li 等研究也提出了采用 H2O2 原位氧化 Fe(II)的方法提高铁盐除磷效率,降低除磷成本,并将 效率提高的原因归结于共沉淀作用[16]。 有鉴于此,本文从铁盐除磷热力学、铁盐除磷计量学、铁盐除磷过程、铁盐除磷成本等方面,系统 比较了亚铁盐和高铁盐除磷工艺的性能,以期为铁盐除磷工艺的选用和优化提供理论依据和技术参数。
亚铁盐与高铁盐除磷工艺的对比研究
张 萌, 邱 琳, 于晓晴, 丁 爽, 季军远, 郑 平
(浙江大学 环境工程系,
浙江 杭州 310058)
摘
要 :亚铁盐和高铁盐是目前最为常用的化学除磷混凝剂。为选用和优化铁盐除磷工艺提供理论依据和技术参数,
采用多角度理论分析与响应曲面实证试验的方法,分别从热力学、计量学、铁盐除磷过程、铁盐除磷成本等方面,系 统比较了亚铁盐和高铁盐除磷工艺的性能。理论分析表明,相对于亚铁盐,高铁盐除磷更为有效,且除磷剂消耗量较 少,出水磷浓度较低,但高铁盐除磷的致酸性较强,废水达标排放的需碱量较大。实证试验表明,铁磷比和 pH 是高 铁盐和亚铁盐除磷反应的显著影响因素,铁磷比、pH 和快速搅拌速度之间的复合作用差异显著,操作中宜促进协同作 用,抑制拮抗作用;相对于亚铁盐,高铁盐的除磷效率较高,出水磷浓度较低,除磷剂消耗量较少,但除磷成本较高。 基于理论分析与实证结果,研究认为以亚铁 -高铁混合物作为混凝剂,或将亚铁盐部分或全部转化为高铁盐,可综合亚 铁盐除磷工艺与高铁盐除磷工艺两者的优势,提高除磷剂的有效性和经济性。 关键词 :含磷废水;亚铁盐除磷;高铁盐除磷;性能比较 中图分类号: X703 文献标识码: A
高一化学铁盐和亚铁盐知识点总结
高一化学铁盐和亚铁盐知识点总结一、铁盐和亚铁盐的基本概念在化学中,铁元素常以不同的价态形式存在,其中最常见的是二价的亚铁离子(Fe2+)和三价的铁离子(Fe3+)。
与这两种离子形式有关的化合物被称为铁盐和亚铁盐。
二、铁盐和亚铁盐的重要性铁盐和亚铁盐在生活中起着重要的作用,它们不仅被广泛应用于工业生产,还在医学和环境领域具有重要意义。
了解铁盐和亚铁盐的性质和应用,对于我们理解化学反应和环境保护等方面具有重要意义。
三、铁盐和亚铁盐的性质1. 溶解性:铁盐和亚铁盐的溶解性与其阴离子和阳离子的性质有关。
常见的铁盐和亚铁盐如氯化铁、硫酸亚铁等在水中溶解度较高。
2. 稳定性:铁盐和亚铁盐的稳定性与其氧化还原性质密切相关。
亚铁盐在氧气存在下容易被氧化成铁盐,而铁盐在还原剂的作用下可还原成亚铁盐。
3. 酸碱性:铁盐和亚铁盐在水溶液中会发生水解反应,生成铁离子和氢氧根离子。
由于铁离子的存在,所以铁盐和亚铁盐呈酸性。
4. 颜色:铁盐和亚铁盐溶液的颜色是由于其中Fe2+和Fe3+离子的吸收和反射光线的不同所致。
亚铁盐溶液呈绿色,铁盐溶液呈黄褐色。
四、铁盐和亚铁盐的应用1. 工业生产:铁盐和亚铁盐广泛用于制备其他化合物或作为催化剂。
例如,硫酸亚铁常被用于制备氢气,硫酸铁可用作催化剂促进化学反应。
2. 医学应用:铁盐和亚铁盐在医学领域中被用作治疗贫血等疾病的药物。
铁离子是人体合成血红蛋白的重要组成部分。
3. 环境保护:亚铁盐常被用作水处理剂,可以去除水中的氧气和其他杂质。
铁盐和亚铁盐在环境中起着重要的氧化还原作用,参与去除有害物质的过程。
五、常见的铁盐和亚铁盐1. 氯化铁:化学式为FeCl3,是一种常见的铁盐,可溶于水。
氯化铁可用作催化剂和染料等。
2. 硫酸亚铁:化学式为FeSO4,是一种常见的亚铁盐,常用于医学和水处理等领域。
3. 硫酸铁:化学式为Fe2(SO4)3,是一种常见的铁盐,常用于工业生产和实验室中。
六、铁盐和亚铁盐的反应1. 氧化反应:亚铁盐容易被氧气氧化成铁盐。
树脂基纳米零价铁对水中As(Ⅲ)和Sb(Ⅲ)去除的比较研究
王 源,等:树脂基纳米零价铁对水中 As(III)和 Sb(III)去除的比较研究
Hale Waihona Puke ·193·树脂基纳米零价铁对水中 As(III)和 Sb(III)去除的 比较研究
王 源,杜 琼,张 曼,陈建秋
(中国药科大学 工学院,江苏 南京 210000)
摘要:砷和锑是地下水和工业废水中较常见且较难处理的两种有毒物质,造成的污染已受到全球广泛关注。而且砷和锑在化学性质和 毒性上有许多相似之处,对比研究砷和锑的去除行为至关重要。采用树脂基纳米零价铁复合材料去除水体中的 As(III)和 Sb(III)。对 比研究不同实验条件下复合材料对 As(III)和 Sb(III)去除的规律性。研究结果表明,D201-nZVI对 Sb(III)、As(III)的去除均更好地符 合准二级动力学模型和 Freundlich吸附等温线模型,As(III)更易被 D201-nZVI吸附,D201-nZVI对 As(III)的吸附量更高。 关键词:Sb(III);As(III);纳米零价铁;去除 中图分类号:X703.5 文献标识码:A 文章编号:1008-021X(2019)01-0193-03
Abstract:Arsenic(As)andantimony(Sb)aretoxicinorganiccontaminationsingroundwaterandindustrialwastewater.The pollutioncausedbyAsandSbhasbecomeanenvironmentalconcernthroughouttheworld.SinceAsandSbareexpectedtoshare numeroussimilaritiesinchemicalpropertiesandtoxicity,itismoreimportanttoassesstheremovalbehaviorofAs(III)andSb (III).TheexperimentalresultsshowedthatTheremovalofAs(III)andSb(III)byD201-nZVIfittedtheFreundlichisotherm modelwellandthepseudo-secondorderequation. Keywords:Sb(III);As(III);Nanoscalezero-valentiron(nZVI);Removal
铁盐和亚铁盐的鉴别及其转化
因此: Fe2+ 既有氧化性又有还原性 但是偏重于还原性
Fe3+ 具有氧化性
二者之间 如何进行 转化呢
6
Fe2+和Fe3+的相互转化
2.转化方法
-e-
Fe2+ +e-
加氧化剂
加还原剂 Fe3+
常见的氧化剂: Cl2、H2O2、HNO3、KMnO4等 常见的还原剂: 金属单质(Zn到Cu)、S2-、I-等
为绿色,最后变为红褐色
还有其他更简便的方法吗?
4
Fe2+和Fe3+的鉴别
3.KSCN溶液
用2支试管分取少量的FeCl3 和FeSO4溶液,然后滴入 KSCN溶液
结论: Fe2+: 没有明显的现象 Fe3+: 变血红色
5
Fe2+和Fe3+的相互转化
1.从化合价的角度分析铁盐和亚铁盐的性质
Fe元素常见的三种价态 0 +2 +3
直接观察颜色
浅绿色
黄色
与KSCN溶液 与NaOH溶液反应
利 与铜片
用 氧
化 与淀粉 性 KI试纸
不变红
变红
白色沉淀迅速变灰绿色 最后呈红褐色
立即产生红褐色沉淀
无明显现象 试纸不变蓝
Cu被腐蚀溶液变蓝 色
试纸变蓝
9
7
Fe2+和Fe3+的相互转化
3.思考讨论
(1)常为还什要么往实溶验液室中在加配入制铁Fe钉Cl或2或铁F粉eS?O4溶液时,通 答:防止Fe2+被氧化成Fe3+ Fe+2Fe3+=3Fe2+
(2)是否可以利用它们氧化性或者是还原性来鉴别 Fe2+和Fe3+呢?
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中国环境科学 2017,37(5):1798~1804 China Environmental Science 高铁盐与亚铁盐混凝除As(III)性能的对比研究张明月1,曾辉平1*,吕育锋1,朱金凤1,杨航2,李冬1,张杰1,2(1.北京工业大学,水质科学与水环境恢复工程北京市重点实验室,北京 100124;2.哈尔滨工业大学,城市水资源与水环境国家重点实验室,黑龙江哈尔滨150090)摘要:为研究不添加氧化剂时,高铁、亚铁盐混凝—过滤法净化低浓度As(III)污染饮用水的可行性及对比两种铁盐除As(III)性能差异,本试验分别从铁盐投加量、混凝最佳pH值、吸附容量、亚铁氧化去除As(III)能力等方面,系统比较了亚铁盐和高铁盐去除As(III)工艺性能.结果表明:在相同的试验条件下,高铁盐能够有效净化低浓度含As(III)水,其投加量不足亚铁盐的一半,且出水pH波动较小.吸附是混凝除砷过程的主要机理,随铁盐投加量增加,吸附贡献率不断增加,且高铁盐吸附除砷效率始终比亚铁盐高.高铁、亚铁盐絮凝颗粒吸附除As(III)的平衡时间为6h,最大吸附量分别为42.445和50.865µg/mg;亚铁盐能够催化氧化进水中40%左右的As(III),但吸附效率较差,除As(III)效果不及高铁盐.关键词:低含砷水;亚铁盐;高铁盐;吸附中图分类号:X703.1 文献标识码:A 文章编号:1000-6923(2017)05-1798-07Comparison of arsenite removal processes by ferric salts and ferrous salts. ZHANG Ming-yue1, ZENG Hui-ping1*, LV Yu-feng1, ZHU Jin-feng1, Y ANG Hang2, LI Dong1, ZHANG Jie1,2 (1.Key Laboratory of Beijing for Water Quality Science and Water Environment Recovery Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China;2.State Key Laboratory of Urban Water Resource and Environment, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, China). China Environmental Science, 2017,37(5):1798~1804Abstract:The present study was directed towards the feasibility of purification of water with low concentration of As (III), using coagulant of ferrous salts and ferric salts without pre-oxidation technique, as well as the differences. Experiments about dosage, the best pH, adsorption capacity and oxidation capability of As (III) with ferric salts were conducted. The results showed that ferrous salts was more effective in removal of As (III), just half of the dosage was needed compared with ferric salts. Both pH of the treated water fluctuated narrowly. Adsorption was proved the main mechanism for As (III) removal in the coagulation processes, and the adsorption made the greater contribution with the increasing dosage, while the ferrous salts had the better absorption efficiency than the ferric salts all the time. The adsorption of As (III) by coagulation particles cost nearly 6hours to reach equilibrium and the maximum adsorption capacity were 42.445µg/mg for ferric salts, 50.865µg/mg for ferrous salts respectively. Due to a poor adsorption efficiency, ferric salts did worse in As (III) removal, even though 40% of As (III) was catalytically oxided in the process.Key words:water with low concentration of As (III);ferrous salts;ferric salts;adsorption砷是一种对人和动物有毒害的非金属物质,长期过量摄入可能导致急、慢性中毒甚至癌症.据调查,低于100μg/L的砷污染饮用水源分布较广[1]、利用价值较高,同时原有除砷水厂亟需升级改造以满足《生活饮用水卫生标准》GB/T5749- 2006[2]中出水50~10μg/L的更严要求,可见,饮用水中砷的去除尤为重要.而砷去除效率的高低很大程度上取决于砷的存在形态,水中砷主要有As(III)和As(V)2种无机态形式,而地下水往往呈现厌氧状态,pH值一般为6.5~8.5,砷主要以As(III)的溶解性分子H3AsO3态存在[3],较难被正价离子吸附去除.铁盐混凝法是常见而有效的除砷方法,但其收稿日期:2016-10-08基金项目:国家自然科学基金资助项目(51308009)* 责任作者, 讲师, zenghuiping@5期 张明月等:高铁盐与亚铁盐混凝除As(III)性能的对比研究 1799对于As(III)的去除效果远不如As(V),往往需要借助预氧化,从而导致处理流程延长、水处理成本增加[4-5].因此,浓度低于100ug/L 的As(III)不经氧化直接由铁盐混凝过滤得以净化的可行性具有重要的研究价值,而相关报道甚少.同时许多研究者对混凝除砷过程中高铁盐与亚铁盐除砷效果优劣评价不一:有人认为亚铁盐混凝除砷过程中生成的氧化物可以催化氧化部分As(III),除砷效果优于高铁盐[6];也有人认为亚铁盐水解氧化过程中难以形成高聚物,不能充分吸附As(III),除砷效果不及高铁盐[7-8].鉴于此,本研究拟在不添加氧化剂的前提下,采用铁盐混凝法处理浓度低于100μg/L 的含As(III)水,探究能否在合适的铁盐投加量范围内实现砷的达标去除,并对比亚铁盐和高铁盐除砷效果及其过程. 1 材料与方法1.1 试验仪器以彩屏混凝试验搅拌仪MY300-6N 为反应器,烧杯的有效容积为1L,搅拌叶片采用钢制材料,试验结束后及时进行清洗. 1.2 试验用水表1 自来水主要水质指标Table 1 Main quality parameters of tap water水质指标 单位 数值pH --- 7.5~8.0D O mg/L 6.4~6.9温度 ℃ 15~20浊度 NTU <0.3 总硬度(CaCO 3计) mg/L 200~280总Fe mg/L <0.3Mn(Ⅱ) mg/L <0.1试验用水采用人工配制的方法模拟低浓度含As(III)水,向静置24h 以上的自来水中投加一定量的As(III)储备溶液.其中As(III)储备溶液由超纯水与NaAsO 2配制而成,浓度为1g/L(以As 计);Fe(III)及Fe(II)储备液分别由FeCl 3⋅6H 2O, FeSO 4⋅7H 2O 配制而成,浓度为5g/L(以Fe 计).溶液pH 采用HCl(1:1)和NaOH 溶液(1mg/L)进行调节.其中自来水水质见表1. 1.3 试验过程本试验主要涉及混凝试验,典型混凝试验分为3个阶段:第1阶段:混凝阶段,混凝时间为1min,本阶段转速为300r/min;第2阶段,絮凝阶段,絮凝时间为20min,本阶段转速为150r/min;第3阶段,沉淀阶段,沉淀时间为30min.实验过程结束后,取15~20mL 上清液过0.45μm 滤膜至具塞比色管中,测定出水中As(III)及As(V)含量.每组试验均采用3组平行试验以减少试验误差,试验中所有的玻璃器皿清洗后均用10%稀硝酸浸泡24h,浸泡后用超纯水清洗干净备用. 1.4 测定项目与方法每组试验进出水测定Fe 2+、Fe 3+、As(III)、As(V)、pH 值、浊度和水温等参数,其中Fe 2+,Fe 3+均采用二氮杂菲分光光度法;As(III)及As(V)测定采用原子荧光光度法(原子荧光光度计AFS - 8230与形态分析仪SA -10);pH 值采用雷磁pHSJ -3F 测定;浊度、水温采用WTW 在线测定仪. 2 结果与讨论2.1 高铁、亚铁盐除砷最佳投加量对比研究铁盐投加量即铁砷比是混凝除砷的重要影响因素,直接关系着除砷效率的高低[9],而相同的除砷效率对应的铁盐投加量的大小也反映了不同铁盐除砷性能的优劣.为对比高铁、亚铁盐混凝除砷性能差异,本试验模拟低浓度含As(III)水,As(III)含量分别为:25、50、100μg/L,研究满足出水标准的最小高铁、亚铁盐投加量,探究不添加氧化剂时,高铁、亚铁盐净化低浓度含As(III)水的可行性. 由图1(a)(b)可知,随着混凝过程中高铁、亚铁盐投加量不断提高,As(III)去除率呈非线性上升趋势,出水砷浓度逐渐降低,直至10μg/L 以下.投加到溶液内的Fe 3+和Fe 2+离子能够迅速形成铁盐络合物,为吸附As(III)提供较大的比表面积和充分的吸附位点[10-12].对比两图发现:进水As(III)浓度为25、50、100μg/L 时,满足出水达标要求的最小亚铁盐投加量分别为4,10和12mg/L,而对应的高铁盐投加量仅为<1mg/L,3.5mg/L, 6mg/L,去除上述等浓度的As(III),所需的高铁盐投加量仅为1800 中 国 环 境 科 学 37卷亚铁盐投加量的一半左右.从除砷效率角度分析,高铁盐去除低浓度As(III)能力远超于亚铁盐.考虑到经济效益等问题,通常给水厂中铁盐投加量一般在1~5mg/L 左右,对比上述铁盐投加量可知,不添加氧化剂处理浓度低于100μg/L 的含As(III)水时,高铁盐的除砷效率能够达到80%以上,基本能够实现As(III)的达标去除,而亚铁盐的除砷效率仅为50%左右,其难以净化浓度高于25μg/L 的As(III)污染水.由此可见,在低浓度含As(III)水混凝净化过程中,高铁盐效率优于亚铁盐.0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 010********* 246810 12 1020 30 40 50 60 70 80 90 100 0246810 125060708090100出水A s (u g /L )A s (I I I )去除率(%)亚铁盐投加量(mg/L) 高铁盐投加量(mg/L)A s (I I I )去除率(%)出水A s (u g /L )图1 亚铁、高铁盐不同投加量下出水砷浓度及去除率Fig.1 The effluent arsenic concentration and removal efficiency by ferrous and ferric salts with different dosage进水100µg/LAs(III)进水50µg/LAs(III)进水25µg/LAs(III)2.2 高铁、亚铁盐除砷最佳pH 值对比不同混凝剂的混凝效果受水的pH 值影响具有较大差异[13]:硫酸铝的最佳除浊pH 值为6.5~7.5,而高铁盐混凝剂的水解产物溶解度较铝盐小,适用的pH 范围较广,一般为6.0~8.4;同时pH 值也是As(III)吸附去除过程的重要影响因素.为对比高铁、亚铁盐混凝除砷最佳pH 值及致酸性差异,本试验以进水As(III)50μg/L 、高铁盐2mg/L 、亚铁盐5mg/L 为基础(pH7.5左右时2种铁盐除砷效果相近,均为60%左右),按pH 值由低到高的顺序,分别选取不同pH 值条件下进出水样品各6个,依次标记为:进水—1、出水—1、进水—2、出水—2、进水—3、出水—3、进水—4、出水—4、进水—5、出水—5、进水—6、出水—6,研究亚铁、高铁盐除砷最佳pH 值.如图2(a)、(b)所示,亚铁、高铁盐吸附除砷效率随溶液pH 值变化规律是相似的,溶液pH 值从4逐渐增加到8过程中,砷的去除率呈陡增趋势,直至pH 值在8左右砷去除率达到最大,一旦溶液pH 值超过8,砷去除率明显降低.可以解释为:不同的铁氧化物吸附剂,其表面零电荷点zpc 各不相同[7].当pH 值小于zpc 时,吸附剂表面聚集大量的正电荷,吸附去除含砷阴离子能力较强;而当pH 值大于zpc 时,溶液中负电荷聚集到吸附剂上,吸附剂表面呈负性,与含砷阴离子产生静电斥力,从而吸附除砷能力降低.对比图2(a)、(b)可以发现,高铁、亚铁盐除砷效率随pH 值变化的幅度是不一致的.当pH 值从4增加到6过程中,亚铁盐除砷效率增加量不足2%,而高铁盐除砷效率从47%增加到53%,整体提高了6%左右,可以解释为:低pH 值抑制了两种铁盐的水解过程,尤其是降低了亚铁的5期 张明月等:高铁盐与亚铁盐混凝除As(III)性能的对比研究 1801氧化速率[14],使其不能充分氧化水解为铁氧化物吸附剂,且当溶液pH<9.22时,As(III)主要以中性分子H 3AsO 3形式存在,增加了As(III)吸附去除难度.pH 值从6增加到7过程中,pH 值不再限制铁盐水解过程,且混凝过程内亚铁盐能够被完全氧化,H 3AsO 3分子水解部分增加,两种铁盐在pH 值增加1的条件下除砷效率均提高了10%左右.当pH 值为8左右时,H 2AsO 3-几乎能够占到As(III)所有形态的13.5%[15],且此时铁盐能够充分形成氧化物,吸附位点充足除砷效果最佳.当pH 值超过8时溶液呈碱性状态,铁氧化物与H 2AsO 3-虽易形成,但是铁氧化物表面过量的负电荷(OH -)聚集,静电斥力作用使得铁盐吸附除砷效果并不理想.3 4 5 6789 101145678910 1520253035404550A s 浓度(u g /L )46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70去除率(%)4648 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 去除率(%)12 3 4 5 6 0 2 46810样品标号进水pH 值溶液pH 值样品标号1234560246810 溶液pH 值进水pH 值A s 浓度(u g /L )图2 不同pH 值下亚铁、高铁盐去除As(III)效率及出水pH 值变化Fig.2 The As (III) removal efficiency by ferrous and ferric salts and the change of pH values at different initial pH values图a 、c 分别表示亚铁盐投加量为5mg/L 条件下的除As(III)效果及反应前后溶液pH 变化;图b 、d 分别表示高铁盐投加量为2mg/L 条件下的除As(III)效果及反应前后溶液pH 变化进水As 浓度出水As 去除率pH 值进水pH 值从图2(c)、(d)可以看出,两种铁盐混凝除砷过程前后溶液的pH 值会呈现小范围变化,出水溶液pH 值均会朝着8左右靠拢.有人研究发现:含砷废水处理过程中,高铁盐较亚铁盐的致酸性更强,达标排放需要投加的碱液更多[16].但由图2分析可知:对于低浓度的含As(III)水而言,少量铁盐就能实现砷的有效去除,反应前后pH 值波动范围基本在1以内,符合饮用水卫生标准,不需要外加碱液调节.2.3 高铁、亚铁盐混凝除砷过程中吸附性能对比研究为进一步阐述高铁、亚铁盐混凝除砷性能的优劣,本实验从铁盐混凝除砷机理出发,分析两种铁盐除砷差异的原因.铁盐混凝除砷机理主要包括两个[7]:1)游离态含砷离子与沉淀铁氧化物表面活性基团吸附形成表面复合体即吸附作用;2)含砷离子在铁氧化物形成过程中与之共同沉淀形成难溶的复合沉淀物即共沉降作用.为区分二者在整个混凝过程中的作用大小,设计混凝过程中不同的砷溶液投加点进行试验研究:1)混凝试1802 中 国 环 境 科 学 37卷验:从混凝第一阶段开始,铁盐和含As(III)溶液同时投加到反应器内,进行混凝试验;2)吸附实验:混凝第二阶段末投加含As(III)溶液,利用混合、絮凝阶段生成的絮凝小颗粒进行除砷过程中吸附作用贡献率大小探究.为保证颗粒完整与絮体大小合适,采用搅拌速度150r/min 的前提下进行探究.该试验过程中砷的去除率视为混凝过程中吸附作用的贡献.2.3.1 混凝—吸附除砷性能对比研究 其中进水As(III)为100μg/L,pH7.5左右,吸附时间30min,吸附/混凝表示的是铁盐除砷过程中,吸附作用占混凝总过程的百分比.如图3a 、b 所示:随着高铁、亚铁盐投加量的增加,吸附除砷效率不断上升,吸附作用在混凝除砷过程中的贡献率越来越大,而共沉淀作用效果有限,在铁盐混凝过程中贡献率逐渐降低.由此可见,吸附是铁盐混凝除砷过程的主要机理,这与Ouzounis [17]、王琪[18]、Pallier [19]等的结论是一致的,而共同沉淀作用相对较弱.随着铁盐投加量的不断增加,溶液内形成的铁氧化物细小颗粒增多,能够给含As(III)负离子提供足够的吸附位点[20],吸附效果明显提升.通过对比图3a 、b 中亚铁、高铁盐吸附除砷效果可以发现:相同铁盐投加量条件下,高铁盐不仅混凝除砷效果优于亚铁盐,而且其吸附所占比例均比亚铁盐高,当铁盐投加量为10mg/L 时,高铁盐吸附除砷量高达混凝效果的90%以上,共沉淀作用仅使出水砷含量降低8.22ug/L,而亚铁盐吸附除砷量不足混凝效率的80%,共沉淀作用使得出水砷含量降低17.35ug/L,由此可见,高铁盐吸附除砷效果优于亚铁盐,但共沉淀作用却不及亚铁盐.2 4 68102468 10102030405060出水A s 浓度(µg /L )亚铁盐投加量(mg/L)5456 58 60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 吸附/混凝(%)吸附/混凝(%)高铁盐投加量(mg/L)5660 64 68 72 76 80 84 88 92 出水A s 浓度(µg /L )图3 亚铁、高铁盐混凝—吸附去除As(III)性能对比Fig.3 The comparison of As(III) removal performance by ferrous and ferric salts in coagulation - adsorption process吸附出水As 浓度(µg/L)混凝出水As 浓度(µg/L)/混凝(%)2.3.2 吸附动力学研究 为进一步分析亚铁、高铁盐吸附去除As(III)能力的区别,本试验采用浓度为5mg/L 的高铁、亚铁盐絮凝阶段末小颗粒为吸附剂,在150r/min 的转速下,研究絮凝颗粒吸附除砷动力学,其中进水As(III)浓度为500ug/L, pH7.5左右.利用准一、二级动力学模型对两种铁盐吸附动力学过程进行拟合,发现准二级动力学模型更符合亚铁、高铁盐吸附除砷过程.准二级动力学模型的微分方程表达式为[21]: d d t t q = k 2(q e -q t )2 (1)式(1)积分后得22e e 1t t t q k q q =+ (2) 式中:q t 和q e 分别为平衡时和任意时刻的吸附量,μg/g;k 2分别为准二级动力学模型的吸附速率常数,g/(μg ⋅h);准二级动力学模型的初始吸附速率为h =k 2q e 2[μg/(g ⋅h)],拟合结果如图4所示.由图4分析二级动力学拟合结果可知:吸附初始阶段1h 以内,两种铁盐表面的砷吸附量均随时间急剧上升,大约1h 后吸附过程逐渐趋于平缓,直至6h 左右吸附达到平衡状态,说明亚铁、高铁盐对砷的吸附过程主要发生在前1h 内,吸附量占最大吸附量的90%左右.初始阶段,铁盐吸附速率5期 张明月等:高铁盐与亚铁盐混凝除As(III)性能的对比研究 1803较高,主要是因为溶液内砷浓度与氧化铁小颗粒外表面液膜内砷浓度差距较大,因此砷在吸附剂表面的迁移动力越大,絮凝小颗粒表面砷的吸附量逐渐增加;平衡阶段,颗粒表面有限的吸附位点使得溶液内砷并不能被全部去除,溶液与颗粒表面砷含量会最终达到一种动态平衡.对比亚铁、高铁盐吸附除As(III)动力学过程发现,吸附初始阶段,亚铁盐吸附速率为2.299μg/(g ⋅h),而高铁盐吸附速率达到3.748μg/(g ⋅h),可见高铁盐对As(III)的初始吸附动力较亚铁盐大.经过约6h,颗粒表面的砷吸附量基本达到最大,平衡时亚铁盐的最大吸附量为42.445μg/mg,而高铁盐的平衡吸附量高达50.865μg/mg,除砷效果差距较明显.分析原因可能是:高铁盐水解过程中可以形成多种成分配合物,如:单核组分Fe(OH)2+、Fe(OH)2+、多核组分Fe 2(OH)24+、Fe 3(OH)45+等等,这些带有较长线型结构的正电荷高聚物,其分子量越大对砷的吸附性能越强[8,18],而在pH<8.5条件下亚铁盐水解时只能生成简单的单核络合物,不具备Fe 3+水解产物相当的吸附性能;相关研究表明,混凝除砷过程中形成的颗粒粒径以及其zeta 电位的差异也会不同程度地影响砷的去除效果[7].t (min)q t(µg /m g )图4 亚铁、高铁盐吸附除As(III)动力学曲线Fig.4 The kinetic curves of As(III) adsorption by ferrousand ferric salts2.4 混凝过程中亚铁氧化除砷能力研究大量的试验证实:亚铁盐能够将As(III)催化氧化为As(V),促进砷的吸附去除[6,22].为探究混凝处理低浓度含砷水过程内,亚铁盐催化氧化除砷能力,综合对比亚铁、高铁盐的除砷效果,本试验以进水As(III)浓度为500μg/L,pH 值7.5左右,DO 为6.5mg/L,铁盐投加量5mg/L 为基础,对残留溶液与酸解吸溶液内As(III)与As(V)含量进行对比分析,深入探究混凝过程中亚铁盐的氧化除砷效果.20406080100d 0tot 0d 0A s 残留百分比(%)图5 亚铁、高铁盐氧化除As(III)能力对比 Fig.5 The comparison of As(III) oxidation capacity byferrous and ferric salts其中:As 0:进水总As;As d :出水溶解性总As(过膜);As(III)d :出水溶解性As(III)(过膜);As(III)tot :未被氧化的As(III),包括吸附和溶解两部分(浓盐酸1:1脱附1h)从图5可以看出,高铁盐混凝除砷阶段末,水溶液中残留的溶解As(III)占总砷的50%,且无论是在絮凝沉淀的氢氧化铁小颗粒表面还是溶液中残留的总砷中均未发现As(V)的存在,充分说明高铁盐虽然能够有效地吸附去除As(III)却并不能将其氧化.亚铁盐混凝除砷阶段末,水溶液中残留的溶解As(III)、As(V)分别为总砷的40.96%、19.81%,解吸后溶液内As(V)占总砷的39.36%.分析亚铁盐除砷效果发现,溶液中40%左右的As(III)被氧化成As(V),其原因推测是亚铁在溶解氧氧化过程中生成的羟基自由基或者中间物质Fe(IV)催化了As(III)的氧化[3],但是试验发现,亚铁盐氧化As(III)的能力是有限的,可能是因为亚铁盐的投加量较少,生成的催化物质有限且其自身氧化过程中需要消耗一定量的中间催化产物.同时亚铁盐混凝出水中出现了大量的As(V),约为99μg/L,可以解释为:试验过程中亚铁盐生成的吸附剂表面的吸附位点有限且吸附、沉降性能不佳,As(III)1804 中国环境科学 37卷即使被氧化成易吸附的As(V)形式,也难以被完全去除.可见,吸附剂投加量是除砷效率的重要影响因素.总体而言,在试验水质条件下,尽管亚铁盐混凝除砷过程中有一定的催化氧化能力,但是除As(III)效果仍然不及高铁盐显著.3结论3.1采用无预氧化措施的混凝法处理低浓度含As(III)水时,高铁盐较亚铁盐效率高,其投加量不足亚铁盐的一半,6mg/L的高铁盐就能实现进水100μg/L的As(III)达标去除.3.2亚铁、高铁盐去除As(III)的最佳pH范围为8左右,且在铁盐低投加量条件下,致酸性并不明显,反应前后溶液pH值仅在1以内波动.3.3铁盐混凝除As(III)的主要机理为吸附,不同铁盐投加量条件下,高铁盐的吸附效果均比亚铁盐突出.6h亚铁盐的As(III)平衡吸附量仅为42.445μg/mg,而高铁盐高达50.865μg/m.3.4铁盐混凝除砷过程中,5mg/L的亚铁盐能够将100μg/L进水As(III)浓度中40%左右的As(III)氧化为As(V),但由于其吸附能力弱,导致As(III)去除效果仍然不及高铁盐.参考文献:[1] 杨柳.生物滤池同步去除地下水中铁、锰、砷的工艺及机理研究 [D]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2014.[2] GB/T5749-2006 生活饮用水卫生标准 [S].[3] Wang L, Giammar D E. Effects of pH, dissolved oxygen, andaqueous ferrous iron on the adsorption of arsenic to lepidocrocite [J]. Journal of Colloid and Interface Science, 2015,448:331-338. [4] Zhang G S, Qu J H, Liu H J, et al. Removal Mechanism of As(III)by a Novel Fe−Mn Binary Oxide Adsorbent: Oxidation and Sorption [J]. Environmental Science & Technology, 2007,41(13): 4613-4619.[5] Wu K, Liu R P, Liu H J, et al. Enhanced arsenic removal by insitu formed Fe–Mn binary oxide in the aeration-direct filtration process [J]. Journal of Hazardous Materials, 2012,239-240(239- 240):308-315.[6] Roberts L C, Hug S J, Ruettimann T, et al. Arsenic Removal withIron(II) and Iron(III) in Waters with High Silicate and Phosphate Concentrations [J]. Environmental Science & Technology, 2004,38(1):307-315.[7] Wang Y, Duan J, Liu S, et al. Removal of As(III) and As(V) byferric salts coagulation –Implications of particle size and zetapotential of precipitates [J]. Separation and Purification Technology, 2014,135:64-71.[8] 许保玖,严煦世,范瑾初.给水工程 [M]. 4版.北京:中国建筑工业出版社, 1999:526.[9] Qiao J, Jiang Z, Sun B, et al. Arsenate and arsenite removal byFeCl3: Effects of pH, As/Fe ratio, initial As concentration and co-existing solutes [J]. Separation and Purification Technolog, 2012,92(1):106-114.[10] L iu R P, Sun L H, Qu J H, et al. Arsenic removal throughadsorption, sand filtration and ultrafiltration: In situ precipitated ferric and manganese binary oxides as adsorbents [J].Desalination, 2009,(249):1233-1237.[11] Mitrakas M G, Panteliadis P C, Keramidas V Z, et al. PredictingFe3+ dose for As(V) removal at pHs and temperatures commonlyencountered in natural waters [J]. Chemical Engineering Journal,2009,155(3):716-721.[12] Ghurye G, Clifford D, Tripp A. Iron coagulation and directmicrofiltration to remove arsenic from groundwater [J]. AmericanWater Works Association, 2004,96(4):143-152.[13] 刘晓天.生物除铁除锰滤池对砷的去除效果及机理研究 [D].哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2010.[14] 张杰,李冬,杨宏,等.生物固锰除锰机理与工程技术 [M].北京:中国建筑工业出版社, 2005:29-34.[15] Wu K, Liu R, Li T, et al. Removal of arsenic(III) from aqueoussolution using a low-cost by-product in Fe-removal plants—Fe-based backwashing sludge [J]. Chemical Engineering Journal,2013,226(12):393-401.[16] 张萌,邱琳,于晓晴,等.亚铁盐与高铁盐除磷工艺的对比研究 [J]. 高校化学工程学报, 2013,27(3):519-525.[17] Ouzounis K, Katsoyiannis I, Zouboulis A. Is the Coagulation-Filtration Process with Fe(III) Efficient for As(III) Removal fromGroundwaters? [J]. Separation Science and Technology, 2015, 50(10):1587-1592.[18] 王琪.铁盐混凝过程中As(III)和As(V)去除规律的研究 [D].哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2011.[19] Pallier V, Feuillade-Cathalifaud G, Serpaud B, et al. Effect oforganic matter on arsenic removal during coagulation/flocculationtreatment [J]. Journal of Colloid and Interface Science, 2010, 342(1):26-32.[20] Zouboulis A, Katsoyiannis I. Removal of arsenates fromcontaminated water by coagulation-direct filtration [J].Separation Science and Technology, 2002,37(12):2859-2873. [21] 李冬,孙宇,曾辉平,等.铁锰生物污泥吸附磷 [J]. 中国环境科学, 2014,34(10):2528-2535.[22] Ona-Nguema G, Morin G, Wang Y, et al. XANES Evidence forRapid Arsenic (III) Oxidation at Magnetite and Ferrihydrite Surfaces by Dissolved O2 via Fe2+-Mediated Reactions [J].Environmental Science & Technology, 2010,44(14):5416-5422. 作者简介:张明月(1990-),女,河北衡水人,硕士研究生,主要从事砷污染地下水净化研究.。