[发明专利]一种高价态铁盐复合药剂去除水中污染物的方法

说明书

一种高价态铁盐复合药剂去除水中污染物的方法，本发明涉及一种高效去除水中污染物的方法，它为了解决现有高铁酸盐药剂的稳定性不好，导致去除水中污染物的效率低，药剂投加量大，反应副产物多等问题。去除水中污染物的方法：向含有污染物的水中同时投加高铁酸盐和次氯酸盐，然后搅拌含有污染物的水，从而完成高铁酸盐与次氯酸盐耦合作用去除水中的污染物。本发明高价态铁盐复合药剂中次氯酸盐的存在会将中间价态的铁重新氧化为六价铁，从而使高铁酸盐的稳定浓度增加，氧化能力增强。通过本发明能使污染物的去除效率提高30～60％，使TOC的去除效率提高20～50％，并使消毒副产物生成势减少30～60％。

技术领域

本发明涉及一种高效去除水中污染物的方法。

背景技术

高铁酸盐是一种集氧化、消毒、絮凝、吸附等多种功能于一体的水处理药剂，在给水及污水处理领域具有重要的理论研究及实际应用价值。但是高铁酸钾溶液在水中的稳定性较差，而且其自分解速率受外界的物化条件影响较大，在酸性条件下自分解速度极快。在中性条件下，高铁酸根自分解后释放分子氧，同时形成氢氧根离子及氢氧化铁。体系温度的提升、高铁酸根浓度的增大等因素都会加快高铁酸根的自分解速率，而在溶液pH值为10～11之间高铁酸根自分解速率较慢。除此之外，溶液中的一些共存离子也会影响高铁酸钾的稳定性。若溶液中存在三价铁离子或高铁酸根自分解后产生的铁氧化物会加快其自分解。另外有研究显示，在低温条件溶液中磷酸盐也会促进高铁酸钾的自分解，使其稳定性下降。水中常见离子硼酸根、硫酸根会使高铁酸钾的稳定性下降。高铁酸盐的稳定性是影响其在水处理大规模应用的主要瓶颈之一。

另外高铁酸钾的氧化能力随体系pH值的变化而变化，在酸性条件下的氧化还原电势为2.2V，而在碱性条件下其氧化还原电势只有0.7V。许多研究者指出，高铁酸钾自分解时不会直接由Fe(Ⅵ)转化为Fe(Ⅲ)，而是经过五价铁、四价铁等中间氧化态，并逐步分解为三价铁，并可能形成比铝、铁盐水解产物具有更大网状结构，更高正电荷的水解产物。所以高铁酸盐对污染物的去除具有很强的选择性，对一些化学结构较稳定的污染物如阿特拉津、苯甲酸等去除效果较差。次氯酸钠是水厂常用的氧化剂和消毒剂，但是其氧化还原能力也一般，对于一些稳定性较强的污染物的去除效果也有限。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有高铁酸盐药剂的稳定性不好，导致去除水中污染物的效率低，药剂投加量大，反应副产物多等技术问题，而提供了一种方便、高效、安全的水中污染物去除方法。

本发明高价态铁盐复合药剂去除水中污染物的方法按以下步骤实现：

向含有污染物的水中同时投加高铁酸盐和次氯酸盐，然后搅拌含有污染物的水，从而完成高铁酸盐与次氯酸盐耦合作用去除水中的污染物；

其中所述的高铁酸盐为高铁酸钾、高铁酸钠中的一种或两者混合物，次氯酸盐为次氯酸钠、次氯酸钙和次氯酸钾中的一种或多种的混合物。

本发明所述的高铁酸盐和次氯酸盐本身均为水处理氧化剂，能选择性地氧化去除部分污染物。但是当高铁酸盐与次氯酸盐共同作用时，二者通过电子的传输，产生更强的氧化去除作用：首先高铁酸盐与污染物作用时会产生中间态的四价和五价铁，该四价和五价铁虽然氧化能力强，但是稳定性差，一般通过自分解路径消耗，因此大幅度损失了高铁酸盐的氧化能力，而次氯酸盐的存在会使中间价态的铁的稳定性增强，并且重新氧化为六价铁，从而使高铁酸盐的氧化能力得到加强；其次，在高铁酸盐与次氯酸盐作用过程中会产生氧化活性更强的Cl^●、HO^●、Cl₂^●-、ClO^●等自由基；再次，由于高铁酸盐可以将次溴酸和次碘酸快速的氧化为溴酸盐和碘酸盐，因此高铁酸盐与次氯酸盐复合作用时能够有效的抑制消毒副产物的生成；最后，高铁酸盐反应后原位产生的三价铁盐纳米颗粒能够吸附、凝聚部分氧化产物，进一步提高污染物的去除效率。