[发明专利]一种多功能高铁酸盐复合药剂及其在水污染处理中的应用

说明书

本发明涉及一种多功能高铁酸盐复合药剂及其在水污染处理中的应用，高铁酸盐复合药剂包括高铁酸盐20～80％，三氯化铁10～60％，过氧化钙10～20％；该复合药剂可用于微污染饮用水处理、生活污水处理以及工业废水处理。与现有技术相比，本发明基于高铁酸盐复合药剂的水处理技术可与超滤或沉淀、过滤结合形成短流程饮用水处理工艺；可用于生活污水的深度处理，进一步去除生活污水二级出水中的磷酸根、新型有机污染物和微生物等；也可用于络合态重金属离子的去除或含氧酸根的深度去除。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，涉及一种多功能高铁酸盐复合药剂及其在水污染处理中的应用，具体为一种多功能高铁酸盐复合药剂及其去除水中污染物的方法，尤其涉及一种可用于微污染饮用水处理、生活污水深度处理及工业废水处理的方法。

背景技术

水是人类赖以生存的生命之源，是社会发展的命脉。而近年来随着全球人口的持续增长和工业的迅速发展，水质不断恶化，优质水资源日益短缺，水环境正面临着前所未有的巨大挑战。其中，各类结构复杂的新型有机污染物、频繁爆发的蓝藻水华以及高浓度的重金属等更是引起了广泛的关注。这些污染物具有一定的生物积累性以及致畸、致癌、致突变的“三致”作用，它们会通过食物链不断富集，最终对人类健康造成极大的威胁。因此，新型、高效的水处理技术的开发和应用日益成为广大科技工作者关注的焦点。

目前，常见的水污染控制技术包括：物理处理技术(例如：膜处理、气浮、混凝、过滤等)、化学处理技术(例如：芬顿/类芬顿氧化、电化学氧化、高锰酸钾氧化等)和生物处理技术(例如：厌氧处理、缺氧处理、好氧处理等)。其中，化学氧化技术是水污染控制中最常用的技术之一，根据活性氧化剂种类的不同，其还可细分为传统氧化技术(例如：臭氧、过氧化氢、氯、高锰酸钾、高铁酸盐)和基于羟基自由基(·OH)和硫酸根自由基(SO₄·^-)的高级氧化技术。这些氧化剂可在一定条件下与水中的污染物反应，将有机污染物氧化降解为无毒或低毒的物质，同时将溶解于水中的部分低价态重金属氧化为易于沉淀去除的高价态重金属并灭活微生物，从而使水质得到净化。然而传统的氧化剂对有机污染物的氧化具有选择性，难以在短时间和低剂量的条件下快速将所有目标有机物矿化，且部分氧化剂在氧化污染物的过程中容易产生有毒有害的副产物，也可能诱导微生物体内大量有毒物质的释放，从而造成二次污染。至于高级氧化技术，虽然羟基自由基和硫酸根自由基的氧化能力强，与污染物反应的速率快，但是它们在水溶液中的稳态浓度低，氧化效率受水中腐殖酸、碳酸氢根等背景物质的影响明显，并且对水中重金属的去除有限。

但是在实际污染控制过程中，往往需要应对多种污染物共存的情况。考虑到单一水污染控制技术应对复合污染的局限性，近年来将多种物理、化学、生物处理方法相结合的水污染控制技术得到了快速发展。然而这类水污染控制技术往往存在操作复杂、构筑物占地面积大、药剂投加量大、运行成本高等问题。因此，亟待开发出一种经济、高效的水污染控制技术以实现水环境中复合污染物的快速去除。

相关研究表明，中间价态的四价铁(Fe(IV))和五价铁(Fe(V))具有强氧化性及较高的氧化选择性，不仅可以快速灭活微生物，而且与大部分有机和无机污染物的反应速率常数要比Fe(VI)高出2～6个数量级，可快速氧化难降解的有机污染物，不会产生有毒性的卤代副产物。此外，Fe(IV)/Fe(V)氧化污染物时原位生成的三价铁(氢)氧化物(例如：Fe(OH)₃、FeOOH、Fe₂O₃等)还可以发挥吸附、絮凝的作用。Fe(IV)/Fe(V)具有应对有机污染物和重金属离子等复合污染的能力。但是与Fe(VI)的合成方法相比，现有的Fe(IV)/Fe(V)合成方法相对复杂，并且Fe(IV)/Fe(V)在水中更加不稳定：