铁氧体沉淀法处理重金属废水

·污染治理·铁氧体沉淀法处理重金属废水李　军　(重庆工业管理学院化学教研室,630050)摘要　较为详尽地介绍重金属废水处理的一种新方法———铁氧体沉淀法,同时介绍铁氧体在其它方面的应用。关键词　铁氧体　重金属废水　　众所周知,在化工厂、石油化工厂、颜料厂,尤其是电镀厂,每年要排放相当数量的重金属废水,而重金属废水无论用何种方法处理,都不易使其中的重金属分解破坏,因此重金属废水在某种意义上可以说是对环境污染严重、对人类危害大的工业废水。若含有这些重金属的废水、废渣排放后,通过土壤、水、空气,特别是通过食物链的污染,将对人类健康产生危害。在化学沉淀法处理废水中,铁氧体是近十多年来,根据湿法生产铁氧体的原理而发展起来的一种新型处理方法。铁氧体沉淀法就是使废水中的各种金属离子形成铁氧体晶粒一起沉淀析出,从而使废水得到净化。铁氧体是一类复合的金属氧化物,其化学通式为M2FeO4或MOFe2O3(M表示其它金属),呈尖晶石状立方结晶构造。铁氧体约有百种以上,最简单而又最常见的是磁铁矿FeO·Fe2O3或Fe3O4。各种铁氧体都具有磁性,磁性的强弱与含铁量有关。铁氧体的各种特性由配入的少量其它金属决定,铁氧体不溶于水,也不溶于酸、碱、盐溶液。形成铁氧体的重要条件是提供足量的Fe2+和Fe3+。含重金属离子的废水中,一般或多或少地含有铁离子,但大多满足不了生产铁氧体的要求,通常是额外补加铁离子,如投加FeCl2或FeSO4等,投加Fe2+的作用是补充Fe2+,通过Fe2+的氧化补充了Fe3+。如废水中有Cr6+,可用Fe2+将其还原成Cr3+,而Fe2+氧化为Fe3+,作为形成铁氧体的原料,铁氧体中Fe2+:Fe3+=1∶2。铁氧体沉淀法处理重金属废水流程如下:　　大多数含重金属离子的废水呈酸性,投加FeSO4或FeCl2后,由于水解后进一步使pH值下降,不利于产生金属氢氧化物沉淀,这时应用NaOH调整pH至8～9,在常温及缺氧条件下,金属离子以M′(OH)2及M″(OH)3胶体的形式沉淀出来,这时沉淀呈墨绿色,废水中的金属离子已基本沉淀完全。应注意的是,调整pH值切不可采用石灰,因它的溶解度小,杂质多,未溶解颗粒和杂质混入沉淀中,影响铁氧体的质量。铁的氧化速度随温度升高而加快,另一方面,较高的温度也有利于氢氧化物胶体的破坏。试验证明,加热后形成的沉渣具有较强的磁性,说明加热能促使氢氧化物胶体向铁氧体转化。2Fe(OH)2+12O22FeOOH+H2OFe(OH)3FeOOH+H2OFeOOH+Fe(OH)2FeOOH·Fe(OH)2Fe　O　O　H·Fe(OH)2+FeO　OHFeO·Fe2O3+2H2O　　废水中其它重金属离子的反应大致与此相同,二价金属离子占据部分Fe2+的位置,三价金属离子占据部分Fe3+的位置,从而使其它金属离子混杂到铁氧体晶格中,形成各有差异的铁氧体。例如Cr3+存在时,形成的铁氧体为:Fe2++Fe3+1+x+Cr3+1-x+2O2FeO·(Fe1+xCr1+x)O3但是必须注意,温度过高,反应时间过长,会使Fe3+过剩而Fe2+不足,对生成铁氧体不利。反应温度60～80°C,时间20min,比较合适。加热充气的方式有两种,一种是对全部废水进行加热充气。另一种是氢氧化物沉淀分离后,再对沉渣加热充气,进行结晶。前者在操作上较简单,但耗热量大,后者操作则较繁杂,各有利弊。铁氧体沉淀形成后,可进行固液分离回收铁氧体。分离方法有三种:沉降过滤、离心分离和磁力分离。铁氧体的比重较大,约在4.5～5.2之间,所以·03·　　Jan.1999