高铁酸盐在废水中的作用

高铁酸盐在工业废水中的应用

1高铁酸盐用于有机污染物的降解

高铁酸盐和被还原生成的铁的中间氧化态都有极强的氧化性。此外,高铁酸盐能够将水分子分解成具有强氧化性的原子氧,可以氧化有机污染物,并可能将有机物最终分解为二氧化碳。同时,还原产物Fe(OH)3具有混凝、吸附性能,也有助于有机污染物的去除。

高铁酸钾可将羟胺、N-甲基羟胺、N-苯胲、邻甲基羟胺分别快速氧化成氮氧化物、亚硝基甲烷、亚硝基苯、甲醇和氮气;还可将硫代硫酸盐、苯亚磺酸盐、蛋氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸、丝氨酸、二甲亚砜分别快速氧化成亚硫酸盐、苯磺酸盐和对应的砜。高铁酸钾去除有机污染物的效能主要取决于高铁酸钾与有机物的比例,过量的高铁酸钾对去除有机污染物是有利的。研究结果表明高铁酸钾与有机物的质量配比在3∶1~5∶1之间,pH<8条件下高铁酸钾降解苯、氯苯、烯丙苯、苯酚的百分率分别为18%~47%、23%~47%、85%~100%、32%~55%。高铁酸钾与有机物固定物质的量比为5∶1,pH在8~9条件下高铁酸钾与不同有机物污染物速率常数和半衰期(有机物消耗一半所需要的时间)。

2高铁酸盐用于无机污染物的氧化

高铁酸盐具有极强的氧化能力,可以将无机污染物氧化成无害的物质,同时高铁酸盐分解的产物Fe(OH)3具有良好的混凝、吸附共沉淀功能,可将有害离子沉降从体系中除去。

高铁酸钾对Cu2+、Pb2+、Cd2+、Cr3+等重金属离子具有较强的去除作用。质量浓度分别为31.9、104、56.2、27.5 mg/L的Cu2+、Pb2+、Cd2+、Cr3+的废水中,加入适量的高铁酸钾其去除率分别为98.0%、98.9%、98.6%、94.5% [15]。Y.Lee,在一定的条件下高铁酸盐去除As(Ⅲ)的效能主要取决于高铁酸钾与有机物的比例和反应时间,Fe(VI)与As(Ⅲ)的比例为3∶2时,高铁酸盐可以将As(Ⅲ)氧化成As(V),进而沉淀去除。河水的除砷实验表明用2.0 mg/L Fe(Ⅵ),可将水中砷的质量浓度由原来的517 g/L降到50 g/L。ChristopherM等[17]在微酸性环境下高铁酸盐和Fe2+联合使用,也可以将As(Ⅲ)氧化成As(V),进而沉淀去除出水中砷的质量分数低于2×10-4%。

3高铁酸盐降解水中腐殖质

腐殖质是由植物体中不易被水中生物分解的部分形成的。低浓度的高铁酸钾比硫酸铁处理腐殖酸和黄腐殖酸具有更加良好的氧化去除功效,用相同浓度的高铁酸盐和硫酸铁处理水中的腐殖质,前者的紫外吸光度明显低于后者,即高铁酸盐能优先降解水中黄腐殖酸并能通过絮凝物沉淀去除降解生成物。高铁酸盐高效去除水中黄腐殖酸正在进行中试。

4用于浊度、色度的去除和印染废水的脱色

用量在4～6 mg/L时,处理后的低浊度水无需过滤,沉淀后的余浊可满足一般水质标准对浊度的要求。据陈希天等报道,当原水浊度为120时,高铁酸钾用量为30 mg/L时,浊度的去除率可达89.0%。高铁酸钾和硫酸铝联合使用可有效提高污水浊度的去除率,减少硫酸铝的用量,

同时可降低出水的总铁浓度。此外,高铁酸盐还可用于印染废水的脱色。高铁酸钾对酸性铬蓝的降解后应为一级反应。高铁酸盐氧化处理后的废水加入铝盐混凝,脱色率可进一步提高。用高铁酸钾对偶氮蓝、铬黑T、偶氮胂Ⅲ、酸性铬蓝K和甲基橙5种偶氮染料及一种醌类染料茜素红的脱色研究表明,除偶氮蓝、酸性铬蓝K外,其它4种染液均可在30 min内达到95%以上的脱色率。pH≤2时,茜素红染液的脱色率可达95%以上,pH≤6时,偶氮胂Ⅲ染液的脱色率可达95%以上,pH≤7时,其它4 种染液的脱色率均可达95%以上。另外,染液浓度不同,脱色时所需高铁酸钾的量也不同,但高铁酸钾的用量并不随染液浓度成正比例增加。因此,处理高浓度的染液成本不会成倍增加。笔者利用电解法制备的高铁酸钠溶液,直接处理高浓度活性艳红-K2BP;废水脱色率可达100%。pH值为6.17时,1.73 mg/L的高铁酸盐用于原水色度为250的焦化废水的脱色率可达76.41%。