污水处理技术工艺

高铁酸盐去除废水中重金属及其他污染物的研究进展

发布日期:2019-10-22 / 发布者:鸿淳环保科技 / 点击:

重金属污染严重威胁着水的生态环境和人类健康,有必要研制一种高效、绿色的水处理剂。高铁酸钾作为一种新一代的水处理剂,以其独特的氧化和混凝作用,得到了众多研究者的深入研究。本文综述了高铁酸钾的制备方法及其在水处理中的应用,以去除重金属和处理其他污染物。

对人体有害的重金属属于一类污染物,其中,这取决于它们的不同的形式,某些重金属毒性毒性的,水是难以除去,且易于组装。目前,重金属的处理包括化学吸附,沉淀,膜,生物材料等。

高铁酸盐作为一种环保型绿色环保材料,具有很强的氧化能力,氧化还原电位甚至高于一些强氧化剂,如臭氧。高铁酸盐反应生成的fe3+具有良好的吸附性能,能通过深度强化吸附去除水中的污染物。本文综述了高铁酸盐的实际应用。

1.高铁酸盐的制备方法

01 湿式氧化法

湿氧化是在高浓度的NaOH的使用条件下,次氯酸钠产生高的三价铁的盐,因为高铁酸盐具有高的溶解度,KOH加入到该溶液中,晶体可以被沉淀高铁酸钾。高铁酸盐制备该方法中,虽然高纯度,但是,在制造过程比较复杂,并且产率低。

02 电解法

电解即电化学氧化方法,这种方法是元素铁或铁化合物作为电极,在一定浓度的NaOH溶液,使用电的高铁酸盐的氧化温度下制备对氧化的效率有一定的影响,如果温度变化,高铁酸盐的分解率会产生相应的变化。为了解决这个问题,研究人员使用的Pt或掺杂材料B作为阳极,熔融状态相应的碱性电解液,降低制备过程中温度的影响。

03 高温氧化法

高温氧化法也称干法氧化法,是将氧化铁和硝酸钾混合,然后加热至1100℃煅烧,制得高铁酸钾。但该方法所得高铁酸钾纯度很低,铁在产品中的价态不唯一,且易吸水,不适合制备高纯高铁酸钾。

2、hsr在去除单一重金属中的应用

从高铁酸盐中去除铅的研究

铅是一种有毒的元素,如果在与高铅体内,可引起铅中毒。高铁酸盐除去铅,主要依赖于反应吸附的Fe(OH)3中产生,并在碱性条件下,将导致复杂的状态存在下,最后的Pb(OH)2的沉淀物形成,以便从除去水。铅和高铁酸钾高浓度的其它模拟处理赫温喱导致矿井水进行了研究。结果表明,除去铅随pH变化,pH值在8至10,95%除去铅除去效果良好的范围内变化。法庭止滑如使用高铁酸钾处理重金属废水模拟的,研究表明,pH值是在模拟的水样中除去铅的一个重要因素,不同pH条件下去除而变化,但某些剂量下,高速铁路的钾可导致水达到国家排放标准。如上所述,高钾铁具有含铅模拟废水很好的去除效果,但复杂的组合物的面部,不同的污染物水的实际浓度,以及具体的去除机理有待进一步研究。

高铁酸02去除铬的研究

Cr(Ⅵ)是一种致癌物,其毒性大、难去除且有生物放大效应,对人类的健康危害巨大,印染、化工、金属冶炼等企业排出大量含铬废水。Cr(Ⅵ)的去除是靠高铁酸钾反应产生具有较好的吸附性的Fe(Ⅲ),同时,Cr(Ⅵ)也是强氧化剂,可与还原性物质强烈反应,生成Cr(Ⅲ),进而生成Cr(OH)3沉淀从水中去除。崔建国等利用高铁酸钾对微污染水中的Cr(Ⅵ)进行处理,研究表明,当氧化和絮凝段的pH与时间为一定值时,在相应条件下,Cr(Ⅵ)的去除率可达84.41%。证明了高铁酸钾可以高效去除水中的Cr(Ⅵ)。

从高铁酸盐中去除类金属砷的研究

砷广泛分布于自然界,具有生物毒性,通常被称为金属。砷化合物通常分为无机砷和有机砷,因而具有很强的毒性的无机砷。体内研究已经表明,砷可以被转换为彼此化合价;砷主要是水和酸离子亚砷酸根离子以两种形式存在,在一定条件下被转化为三氧化二砷砷酸。一种用于去除砷一般化学沉淀法,铁的氧化物,膜法等,通过反应主要是不溶性沉淀物的砷的方法,或产生的Fe(Ⅲ)的高铁酸钾的经受吸附和絮凝反应,最终由固 - 液分离除去。作为(Ⅲ)在一个单一的水的形式不存在,和Fe(Ⅵ)的Fe(Ⅴ),铁(Ⅳ)和在本发明方法其它中间体减少,所以作为FeO42-(Ⅲ)氧化物可以是更复杂 。 M.范嚓啬HAsO32-等以H2AsO3-提出了两种反应可以存在,参见式(1)的反应式(2)。

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总反应见式(3)。

ee02.jpg

Y.Lee等人分析了Fe(VI)、As(Ⅲ)和As(V)在pH=7时的主要存在形式,探讨了Fe(VI)氧化As(Ⅲ)的机理。结果表明,高铁酸盐氧化为As(Ⅲ)的过程实际上是氧原子的转移机理。由于氧原子的转移,(Ⅲ)最终氧化为As(V),Fe(VI)还原为Fe(Ⅲ)。是的。

fe(vi)可以通过单电子转移过程氧化底物,生成fe(v)和自由基。然而,这种自由基的产生只能在fe(vi)与有机分子(如苯酚、苯胺)的反应中观察到。Y. Lee等人提出,作为(iii)被fe(vi)氧化的双电子转移过程也已被实验数据验证,与研究fe(vi)氧化其他含无机氧阴离子(so32-,seo32-)。其中,双电子转移过程中从feo 42到so32的氧转移也可以通过同位素18o示踪实验证明。然而,fe(vi)氧化为(iii)是通过氧的双电子转移的理论仍然缺乏实验数据验证。Sunyulin对废水中作为(v)的处理的研究表明,在ph2.0到3.0时,作为(v)的去除率高达98.0。Jiangguomin研究了高浓度含砷废水的处理方法。结果表明,在一定工艺条件下,用铁酸盐处理的砷的水浓度可达到国家标准。

3.用高铁酸盐去除多种复杂的重金属

高铁01同时去除重金属

废水中的重金属离子主要由化工、冶炼等企业排放到水体中,不同企业排放的重金属的种类、含量和存在形式也不同。当废水中含有两种或两种以上的重金属离子时,高铁酸盐的去除效率是否会受到影响也是一个值得探讨的问题。M.Lim等人同时用高铁酸钾去除河水中的重金属铜、锰、锌。结果表明,高铁酸钾去除重金属时,其氧化絮凝效果非常显著,去除效率与pH有关,而总温度对高铁酸盐与重金属的反应无影响。王颖欣等人。采用k2feo4有效治理砷铅复合污染。当k2feo4投加量为24mg/L时,砷和铅的去除率分别达到99.30%和100%,当溶液ph值小于7时,砷和铅的去除效果较好。然而,与单一污染相比,低剂量k2feo4下砷与铅之间存在着明显的竞争,且k2feo4的用量越少越好,这可能与吸附容量有关。B.Lan等人采用高铁酸钾处理砷锑复合污染。As(Ⅲ)和Sb(Ⅲ)通过Fe(VI)还原产物从溶液中氧化分离。结果表明,两种元素在双溶质溶液中的吸附速率明显高于单溶质溶液,说明砷和锑之间存在协同作用。

02hsr清除重金属配合物

由于大量工业废水排放到水环境中,导致重金属络合污染物的产生,络合污染物的组成极其复杂,一般来说,水是游离重金属,络合重金属以及有机配合物共存。一些研究使用Fe(Vi)来处理这种混合体系,并取得了较为理想的效果。

L. Sailo像高铁酸盐(Ⅵ),用于处理一个金属(Ⅱ) - 污染废水复杂[即铜(Ⅱ)-NTA,铜(Ⅱ)-EDTA和Cd(Ⅱ)-EDTA],在高铁酸盐的存在下制得(ⅵ),酸性条件有利于金属(ⅱ) - 降解络合物/矿化,并增大到12.0在pH有效地同时去除游离铜或镉。类似地,金属铜水(Ⅱ)-IDA,锌(Ⅱ)-IDA,镉(Ⅱ)-IDA和Ni(Ⅱ)-IDA像 - 亚氨基 - 二乙酸配合物可以首先通过降低pH值的情况下的Fe(可以提高ⅵ )到M(ⅱ)-IDA率络合溶液,在有机碳总量(TOC一显著减少),以获得游离形式然后金属离子的Fe(ⅵ)在时间处理的样品的pH = 12.0,使用的Fe(ⅵ)氧化的在水中的金属离子被进一步除去。 S. M. Lee等在CN-Cu系使用高铁酸盐,或者用于氰化物和同时除去铜或镍的氧化的混合CN-Ni系CN-的Cu-Ni /夹杂物系统(Ⅵ)。结果表明,对于CN-Cu和CN-Ni体系,pH值= 10.0 CN可以是快速和有效的氧化反应发生在pH值= 13.0的铜几乎完全除去,也可以在CN-的Cu-Ni体系观察到的,一个类似的结果,其通过与铁(ⅵ)和Cu CN治疗实现降解和部分地去除的Ni。

四。高铁酸盐用于其它污染物的处理

目前,富营养化也极为严重。通过大量的研究,发现磷是大多数水体富营养化的关键因素。目前,仅依靠生物除磷是难以达到要求的。因此,必须采用化学方法协助除磷。采用高速磷酸铁酸盐去除法,利用其高氧化性氧化含磷化合物,形成不溶性磷酸盐沉淀。在反应过程中,会产生一些复杂的中间复杂的产物,作为吸附和净捕集作用,形成沉淀,从而被除去。Wuxiaorong通过研究获得了最佳的除磷工艺条件。在相应的工艺条件下,以高铁酸钾与聚合硫酸铁相结合去除磷的速率可达到80左右,达到国家城市污水排放标准水平的标准。

高铁酸钾具有很好的去除有机物、抗生素和有毒物质的作用。经JingZhang等人的研究表明,高铁酸盐和亚硫酸盐的结合可提高反应活性,迅速去除有机物。比较了名宝峰对羟基苯甲酸甲酯(PMS)和Fe(Ⅵ)联合去除抗生素的影响,发现二者结合的效果更好。V.K.Sharma等人显示,高铁酸盐对去除氮、含硫污染物、抗生素、有毒物质和重金属具有显著的影响。S.N.Malik等人的结果表明,高铁酸盐对颜色、COD和有毒物质的影响不明显。然而,通过按一定比例混合高铁酸盐和硫酸亚铁,可以提高色度、COD和毒性物质的去除率。COD和毒性物质的去除率分别为96.5%、83%和75%。

同时也证明了高铁酸盐也可以用于水处理工艺的优化。C.Wu等人提出了500 mg/L的K2FEO4可有效地氧化和分解污泥,提高污泥脱水性能和污泥生物降解性。在细菌100%灭活的条件下,E.Gombos等人分别用低浓度和高浓度的铁(Ⅵ)净化二级处理废水。结果表明,生物氧化处理的废水中TOC含量降低,高铁酸钾对有机物氧化的机理进行了进一步的探讨。在一定条件下,ag+的存在可以促进反应过程中·oh的生成,并进一步强化。高铁酸钾氧化有机物具有邻苯氯酚处理速度快、处理率高的优点,通过合理利用反应过程中不同价态铁的化学特性,可大大提高污水处理厂的处理效率。综上所述,高铁酸盐作为一种性能独特的处理剂,具有较好的发展前景和高效的实用价值。

5、结论

高铁酸盐在污水深度处理中的应用研究远不止这些。重金属污染问题日趋严重,后果极其严重。高铁酸盐的独特优势在于其强氧化性和良好的混凝效果。在高铁酸盐的降解过程中,通过单电子和双电子转移的机理,铁(Ⅵ)最终还原为铁(Ⅲ)或铁(Ⅱ)。在反应过程中,中间价态也会产生复杂的络合物,产生吸附、中和和净捕集等积极作用。具体的反应机理与污染物的化学性质有关。高铁酸盐的处理效果与溶液的ph值密切相关,因此用高铁酸盐处理污染物时,ph值的控制也非常重要。

高铁酸盐在污水深度处理中具有很高的实际应用价值。然而,在实际的生产和制备过程中,存在许多问题,如稳定性差、成本高,限制了大规模制备和应用。然而,随着高铁酸盐合成方法的不断优化和成熟,这并没有成为阻碍其广泛应用的因素。高铁酸盐处理水中重金属的研究尚处于实验室研究阶段,近年来得到了广泛的认可和关注。随着对多种污染物的处理条件和降解机理研究的不断深入,它很快将显示出高效的应用价值。

高铁酸盐去除废水中重金属及其他污染物的研究进展

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