还原性离子促进高铁酸钾去除水中氮、磷效果的试验研究

发布时间：2020-03-25 18:46

【摘要】：全球水环境污染问题日益严重,其中水体富营养化带来的危害尤为显著。而传统水处理药剂具有性能单一、容易造成二次污染以及对水质适应性差等缺点,所以对具有多重功效、绿色环保的新型水处理药剂的研发意义重大。高铁酸钾具有氧化、絮凝及杀菌等特性,研究高铁酸钾对水中污染物的去除,对治理水体富营养化问题具有重要的理论研究意义。利用高铁酸钾的氧化和絮凝特性及还原剂对高铁酸钾氧化性增强的特性,研究高铁酸钾对水中氮、磷的去除效果,利用扫描电镜(SEM)等表征手段对反应机理进行探讨,试验主要结果如下:(1)采用正交试验对反应条件优化的结果如下:混合转速为350 r/min、混合时间为20s、氧化转速为140 r/min、氧化时间为15 min、絮凝转速为70 r/min、絮凝时间为15 min、沉淀时间为10 min。(2)水中氮、磷的去除效果受高铁酸钾的投加量、投加方式及pH值影响。随着高铁酸钾投加量的增加,总磷的去除率由8%增加到82%,总氮的去除率在3%左右;在湿式投加和干式投加条件下,对总磷的去除率分别为87%和75%,对总氮的去除率分别为5%和3%;在酸性和碱性条件下,对总磷的去除率分别为87%和70%,总氮的去除率分别为2%和3%。(3)还原性离子能促进高铁酸钾对水中氮、磷的去除效果。在中性条件下,当Fe~(6+)与Fe~(2+)的摩尔比分别为1:1、1:1.5和1:2时,对总磷的去除率分别为88%、92%和90%,对总氮的去除率分别为5%、4%和5%。当Fe~(6+)与I~-的摩尔比分别为1:1、1:1.5和1:2时,对总磷的去除率分别为65%、58%和56%,对总氮的去除均约4%。(4)傅里叶红外光谱图分析表明,沉淀产物中大部分磷以FePO_4的沉淀形式存在;扫描电镜分析结果表明,沉淀产物主要是由球形纳米颗粒相互吸附聚集而成;X射线衍射谱图分析表明,Fe~(2+)的存在促进了高铁酸钾对磷的去除,且反应过程中高铁酸钾将不同价态形式的磷绝大部分氧化为+5价磷,产生PO_4~(3-),与高铁酸钾的分解产物三价铁反应生成FePO_4沉淀。(5)N元素的XPS窄扫描谱图分析表明,在沉淀产物中N元素是以NH_3、NH_4~+、NO_3~-以及其他化合态氮的形式存在。氧化阶段,高铁酸钾将大分子含氮有机物氧化为中间态,或无机含氮化合物分子,最终在絮凝阶段,这些含氮化合物被反应过程中产生的复杂络合物和Fe(OH)_3吸附或通过网捕卷扫等作用沉淀下来,最终与水分离。
【图文】：

高铁酸钾,UV-VIS光谱

山东建筑大学硕士学位论文得到相应的高铁酸钾对吸光度的线性方程，通过该方程测定纯度。在碱性条件下，配制 20 mg/L 的高铁酸钾溶液，利用紫外分光光度计在 350~800 nm 波长下对其进行扫描，如图 2.1 所示，，在 507nm 处为其最大吸收波长，该波长在 504~508nm范围之内，与文献[68]报道一致。在 393 nm 和 677 nm 处分别为两个最小吸收谷，这与文献[69]报道的内容也具有一致性。

标准曲线,高铁酸钾,标准曲线

山东建筑大学硕士学位论文得到相应的高铁酸钾对吸光度的线性方程，通过该方程测定纯度。在碱性条件下，配制 20 mg/L 的高铁酸钾溶液，利用紫外分光光度计在 350~800 nm 波长下对其进行扫描，如图 2.1 所示，在 507nm 处为其最大吸收波长，该波长在 504~508nm范围之内，与文献[68]报道一致。在 393 nm 和 677 nm 处分别为两个最小吸收谷，这与文献[69]报道的内容也具有一致性。
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X52

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