回收金刚石废水制备高铁酸盐及其对高氨氮污水的处理

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高铁酸盐是一种集氧化、絮凝、消毒、除臭等功能为一体的高效绿色净水剂。在水处理领域具有良好的应用前景。然而现阶段高铁酸盐制备工艺不成熟、产率低、纯度不高且稳定性差,这些问题是限制高铁酸盐进一步推广的原因。随着我国规模化生猪养殖的快速发展,高氨氮污水日益增多,同时未经处理的高氨氮污水给周围的地表水、地下水、大气、土壤带来了严重污染。金刚石废水弃之不用,不仅浪费了资源,而且对环境也造成了污染。  本研究以回收金刚石废水为铁源,制备出无水硫酸铜和氢氧化铁,将氢氧化铁采用次氯酸盐湿法氧化制备出高铁酸盐。探究了高铁酸钾制备工艺中的影响因素,合成了高铁酸钾晶体,对其进行表征,并探究了高铁酸钠溶液的稳定性以及对高氨氮污水处理的应用性。结果如下:  (1)250 mL次氯酸钠溶液(有效氯11%)中加入70g NaOH、50g Fe(OH)3,在水浴温度 35℃ 下反应 60min,制备出高铁酸钠溶液,其中高铁离子浓度为8.37×102mg/L。用饱和的KOH对制备的高铁酸钠溶液进行结晶处理,经过两次结晶后高铁酸钾的固体纯度为94.24%。  (2)探究了不同铁源、次氯酸钠溶液中有效氯的含量以及 KOH 碱度对制备高铁酸钾的影响。其结果显示:在相同的制备条件下,以硝酸铁为铁源制备的高铁酸钾最佳投料摩尔比为 0.6,以回收金刚石废水为铁源制备的高铁酸钾的最佳投料摩尔比为 0.7;次氯酸钾溶液中有效氯的含量比较高时,高铁酸根离子产率较高,存放时间延长,稳定性较好;当有效氯的含量比较低时,FeO42-要发生解离,产率降低,存放时间缩短,稳定性较差;当溶液中无有效氯时,这时FeO42-的稳定性极差;对高铁酸钾的粗产品提纯所使用的最佳碱度为7mol/L KOH,这时高铁酸钾的纯度为92.21%。  (3)为了验证固体样品,对其进行表征,通过紫外扫描发现,在508nm 处出现最大特征吸收峰。此外,X射线衍射(XRD)检测结果表明了制备的样品为高铁酸钾。  (4)探究了自身浓度、贮存方式、温度、pH值、添加剂等因素对高铁酸钠溶液稳定性的影响。其结果显示:高铁酸钠的浓度越高,高铁酸钠分解越快;棕色试剂瓶短时间内保存可以有效延缓高铁酸钠分解;0℃下保存,高铁酸钠溶液比较稳定;pH在10左右时,高铁酸钠存放时间比较长;相对其他离子,加入次氯酸根离子,高铁酸钠的稳定性最好。  (5)本研究选取黄梅县三盛猪场集水池中的污水(pH=7.5)为水样,采用自制的高铁酸钠溶液(浓度为8.25×102mg/L)对其处理。结果表明:加入30mL的高铁酸钠溶液,絮凝 20min 时,污水中氨氮和化学需氧量(COD)的去除率分别为43.32%和47.56%。高铁酸钠辅助硫酸铝可以更好地去除污水中的氨氮和COD。当加入30mL的高铁酸钠溶液和30mg的硫酸铝,絮凝30min时,污水中氨氮和COD的去除率增至76.89%和83.25%。  以上研究表明以回收金刚石废水为铁源制备出高铁酸盐,把废弃金刚石刀头变废为宝,有利于扩展废弃金刚石刀头的利用空间。同时高铁酸钠辅助硫酸铝处理高氨氮污水得到了良好的试验效果,为高铁酸盐的推广使用提供了理论依据。
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