水处理剂高铁酸钠的制备及其除锰离子效果_胡震

第26卷第3期2008年5月石化技术与应用PetrochemicalTechnology＆ApplicationVol.26No.3May2008研究与开发(227～229)水处理剂高铁酸钠的制备及其除锰离子效果胡震(四川理工学院材料与化学工程系,四川自贡643000)摘要:采用次氯酸盐氧化法,在10.00mL质量分数为8%的次氯酸钠溶液中加入5.5g氢氧化钠和0.70g硫酸铁,可制备摩尔浓度为0.01mol/L的高铁酸钠。结果表明,以硫酸铁为水处理剂,不能有效去除废水中的锰离子;废水经2mg/L高铁酸钠处理后,剩余锰离子质量浓度降至0.097mg/L,去除率为90%,达到了国家饮用水水质标准(GB5749—85)。关键词:高铁酸钠;制备;废水;锰离子中图分类号:O611.66文献标识码:B文章编号:1009-0045(2008)03-0227-03高铁酸钠是一种新型的水处理剂[1-3],它不仅能快速杀死水中的细菌和病毒,而且可以去除水中部分有机污染物、重金属离子,并能脱色除臭,其分解产物氢氧化铁还有絮凝净水作用,可以吸附水中有害物质,因此高铁酸钠以其独特的环境友好特性受到越来越多的关注[4-6]。本工作采用次氯酸盐氧化法制备高铁酸钠,考察了其脱除废水中锰离子的效果,同时与硫酸铁的除锰离子效果进行了对比。1实验部分①1.1原材料氢氧化钠:分析纯,重庆北碚化学试剂厂生产。硫酸铁:分析纯,上海山海工学团实验二厂生产。次氯酸钠:化学纯,中国成都金山化工试剂厂生产。废水:锰离子质量浓度为0.97mg/L,为四川自贡硬质合金厂产生的废水。1.2试样制备采用次氯酸盐氧化法,在50mL烧杯中加入10.00mL次氯酸钠,搅拌并加入氢氧化钠,然后加入硫酸铁,置于45℃的恒温水浴中反应20min,即得摩尔浓度为0.01mol/L的高铁酸钠。1.3试样表征将配制好的50.00mL高铁酸钠溶液加入到废水烧杯中,在磁力搅拌器上搅拌20min,再静置0.5h。在液面下2cm处吸取上层液2.00mL,置于25mL的比色管中,依次加入水10mL、0.75mol/L氨水溶液0.50mL、8.4×10-5mol/L溴化钾溶液0.30mL、质量分数为0.1%甲基紫溶液0.80mL和2.0%聚乙烯醇溶液2.00mL,最后以水定容,摇匀。吸取10mL上述溶液于25mL比色管中定容,置于95℃水浴中加热2h,再在冷水中冷却5min,以水为参比,用上海美谱达仪器有限公司生产的UV-2100型紫外可见分光光度计,在580nm处测定剩余锰离子的吸光度。2结果与讨论2.1对Fe3+转化率的影响2.1.1硫酸铁用量由图1可知,当硫酸铁用量小于0.70g时,Fe3+转化率随硫酸铁用量的增加而提高,这是因为次氯酸钠和氢氧化钠初始加入量高于实际反应所需量,这样会加速FeO2-4的生成;当硫酸铁用量达到0.70g时,Fe3+转化率达到最大值;用量高于0.70g时,Fe3+转化率又会逐渐降低,这是由于生成的氢氧化铁对FeO2-4有很强的还原作用,它的存在会降低高铁酸钠的稳定性,并且使体系的搅拌和过滤操作困难。因此本工作硫酸铁用量以0.70g为宜。①收稿日期:2007-10-17;修回日期:2008-01-14作者简介:胡震(1980—),男,四川广安人,硕士,助教。已发表论文30余篇。图1硫酸铁用量对Fe3+转化率的影响2.1.2氢氧化钠用量在高铁酸钠的制备过程中,由于Fe3+氧化至FeO2-4的过程需要强碱的参与,而且生成的高铁酸钠也只有在强碱条件下才能稳定存在,然而过量的氢氧化钠又会使反应生成大量的氢氧化铁,氢氧化铁对高铁酸钠又有很强的还原作用,因此需要严格控制氢氧化钠用量。由图2可知,当氢氧化钠用量为2.5～5.5g时,Fe3+转化率随其用量的增加而提高;当其用量大于5.5g时,Fe3+转化率随其用量的增加而降低,最后由于碱溶液过于黏稠而无法搅拌,使生成的高铁酸根离子出现局部累积,再加上过量的氢氧化钠溶解需释放大量的热,因此可导致生成的高铁酸根离子瞬间分解,从而降低Fe3+转化率,所以本工作氢氧化钠用量以5.5g为宜。图2氢氧化钠用量对Fe3+转化率的影响2.2对锰离子脱除效果的影响2.2.1硫酸铁采用硫酸铁混凝沉淀废水中的锰离子,其结果见图3。由图3可知,当硫酸铁质量浓度为20～75mg/L时,废水中剩余锰离子质量浓度为0.75～0.95mg/L,高于国家饮用水水质标准(GB5749—85,锰离子质量浓度小于0.10mg/L)。由实验可知,继续增加硫酸铁质量浓度,剩余锰离子质量浓度缓慢减少,说明经硫酸铁混凝沉淀处理后,水中大部分锰离子仍保持溶解状态,即采用硫酸铁无法有效去除废水中的锰离子。图3硫酸铁质量浓度对锰离子去除效果的影响2.2.2高铁酸钠在废水中加入高铁酸钠进行氧化絮凝反应