高铁酸钾去除重金属的模拟试验研究_苑志华

重金属是对人体危害较大的一类污染物，它们的毒性随形态而异，部分毒性较大，在环境中不易被降解，易被生物富集，并有生物放大效应[1]，特别是水环境中的重金属污染，严重威胁着水生生物和人类的健康。目前对于水中重金属的处理方法主要有吸附法、絮凝沉淀法、膜分离技术、生物方法和有机材料法等[2]。传统方法一般采用吸附法和絮凝沉淀法，随着分离技术研究的深入和生物技术以及高分子材料的迅速发展，膜分离技术、生物方法以及有机材料也逐渐被应用在重金属处理领域中，但是对于处理高浊度的煤矿废水，传统方法仍具有十分明显的优势，并且应用广泛[3]，其中絮凝沉淀法主要是在含有重金属离子的水中加入特殊的絮凝材料或者调节水中pH使得水中的重金属离子富集沉淀，从而达到去除和分离的目的，而絮凝材料则是处理效果好坏的关键。高铁酸钾（K2FeO4）是一种很有前途的新型净水剂，它在溶液中主要是以阴离子FeO42-的形式存在。FeO42-的氧化能力很强[4]，在酸性和碱性条件下的氧化还原电位分别为2.20V和0.72V，在酸性条件下其氧化还原电位高于O3（E0=2.076V），是水处理中氧化能力最强的氧化剂之一；在中性或者酸性溶液中，FeO42-分解速度快，分解后能够产生具有优良絮凝功能的Fe(III)和吸附作用的Fe(OH)3[5]，因此K2FeO4在水处理中由氧化和混凝的双重功效；研究采用高铁酸钾处理淮南潘三煤矿矿井废水和模拟矿井废水，并在不同加药量和pH下，研究了高铁酸钾对水中Pb、Cd、Fe、Zn、Mn和Cu的氧化去除效果，为高铁酸钾的应用奠定一定的理论基础，也对矿井废水的利用和减轻其对淮河的污染具有重要意义。1材料与方法1.1仪器与试剂仪器：JJ-4六联电动搅拌器，金坛市富华电器有限公司；TAS-986型原子吸收分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司；水中Cu、Zn、Fe、Mn等重金属标准溶液，中国标准物质中心；PHB-4型PH计，上海精密仪器有限公司；WZS-180/185浊度仪、HH-8数显恒温水浴锅、电热鼓风干燥箱、电子天平等。药剂：高铁酸钾（自制）；HCl、HNO3、HClO4为优级纯；NaOH、CrCl3·6H2O、H2SO4、Na2CO3和二苯胺磺酸钠等均为分析纯。矿井水水样取自淮南潘三矿矿井水原水，经自然沉淀后，取上清液。1.2高铁酸钾的制备采用次氯酸盐氧化法制备高铁酸钾，在NaClO溶液中依次加入NaOH、Fe(NO3)3·9H2O，即可生成Na2FeO4，再将KOH溶液加入到上述溶液中，析出K2FeO4晶体，抽滤后滤渣再用KOH溶液溶解，重结晶，洗涤后烘干，得到K2FeO4样品，最后用亚铬酸盐滴定法测定高铁酸钾去除重金属的模拟试验研究苑志华1，桂和荣1，2，何文丽1，章刚1，吴斌1（1.安徽理工大学地球与环境学院，安徽淮南232001；2.宿州学院，安徽宿州234000）摘要：研究了高铁酸钾对矿井水和模拟水样中重金属的去除效果。结果表明，pH对高铁酸钾去除模拟水样中高浓度的Pb、Cd、Fe、Zn、Mn和Cu有很大影响，去除率随着pH的升高而增加，酸性条件下去除率较低，在pH为10、加药量30mg·L-1时，去除率在56.9%～94.4%之间；当pH为8.3、加药量30mg·L-1时，高铁酸钾能够使矿井水中超标的Pb、Cd和Fe达到国家生活饮用水卫生标准（GB5749-2006），对矿井水中未超标低浓度Mn的去除率为53.7%，而对低浓度的Cu、Zn却几乎没有去除效果。关键词：高铁酸钾；重金属；矿井水；模拟试验中图分类号：TQ031.7；X703.1文献标识码：A文章编号：1000-3770(2009)05-067-05收稿日期：2008-10-24基金项目：安徽省自然科学基金项目（070414168）；安徽省高等学校省级自然科学研究项目（KJ2007A070）作者简介：苑志华（1983-），男，硕士研究生，研究方向为水处理和水资源化；E-mail：yuanzh666@126.com。第35卷第5期2009年5月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.35No.5May,200967DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2009.05.022其纯度[6]，其纯度达98.4%；1.3试验方法用烧杯法静态试验，分析高铁酸钾对水中重金属的去除效果。具体步骤：将矿井水水样放置沉淀24h，取一定量的上清液，分别转移至一系列200mL的玻璃烧杯中，再分别加入不同质量的高铁酸钾，用六联电动搅拌器以300r·min-1的转速快速搅拌10min，再以60r·min-1的转速慢速搅拌30min，静置沉淀1h，取上清液分析其中重金属的剩余量。模拟矿井水水中重金属试验：在矿井水原水上清液中加入一定量的重金属溶液，并用2