高铁酸盐预氧化技术在饮用水处理中的应用

高铁酸盐作为一种集消毒、氧化、絮凝、吸附以及助凝为一体的新型多功能水处理药剂,最终产物不会产生二次污染,具有重要的研究开发和推广应用前景。文章综述了高铁酸盐作为预氧化剂在饮用水处理中的多种作用,包括其对藻类、有机污染物、金属离子、浊度以及微生物的去除效果及机理,同时对其在饮用水处理上的优势以及推广应用中的问题作了简单的分析。     

高铁酸盐氧化絮凝去除藻类的机制

研究了高铁酸盐氧化絮凝去除水中藻类的机制.结果表明,高铁酸盐的强氧化性对藻类呼吸作用和生长方式有影响,同时其还原产物Fe(OH)3对藻类有絮凝作用,因此高铁酸盐对水中藻类的去除是氧化和絮凝协同作用的结果.采用聚合氯化铝(PAC)作絮凝剂,投加少量高铁酸盐可以明显地影响藻类细胞表面的电动电势,强化PAC的电位和絮凝效果.     

有机污染物的高铁酸盐氧化去除强化技术研究进展

高铁酸盐[Fe（Ⅵ）]是一种环境友好型水处理剂,可以有效氧化具有不饱和官能团的有机污染物,但Fe（Ⅵ）直接氧化法具有诸多缺点亟待改善,如Fe（Ⅵ）在酸性条件下易于自分解、在碱性条件下反应速率低等.开发Fe（Ⅵ）氧化的强化技术可以通过生成高活性的高价铁氧中间体[Fe（Ⅳ）/Fe（Ⅴ）]或活性自由基,提高有机污染物的去除效能.本文系统介绍了多种Fe（Ⅵ）氧化的强化技术去除有机污染物的效能、活性物种和机理. Fe（Ⅵ）可以被酸、还原剂等均相活化剂和二氧化硅、过氧化钙、碳质材料等异相活化剂活化为Fe（Ⅳ）/Fe（Ⅴ）以促进有机污染物的降解,也可以与氧化剂、含硫还原剂、紫外光、光催化体系联用,通过产生活性自由基等活性物种[如羟基自由基（^·OH）、硫酸根自由基(SO₄^·-)、超氧自由基(O₂^·-)等]协同降解有机污染物.由于活性物种发生变化,Fe（Ⅵ）氧化的强化技术可以影响有机污染物降解产物的种类、分布及毒性.目前的研究仍存在一些不足,如多种Fe（Ⅵ）氧化的强化技术机理尚不明确或存在争议,...     

有机污染物的高铁酸盐氧化去除强化技术研究进展

高铁酸盐[Fe（Ⅵ）]是一种环境友好型水处理剂,可以有效氧化具有不饱和官能团的有机污染物,但Fe（Ⅵ）直接氧化法具有诸多缺点亟待改善,如Fe（Ⅵ）在酸性条件下易于自分解、在碱性条件下反应速率低等.开发Fe（Ⅵ）氧化的强化技术可以通过生成高活性的高价铁氧中间体[Fe（Ⅳ）/Fe（Ⅴ）]或活性自由基,提高有机污染物的去除效能.本文系统介绍了多种Fe（Ⅵ）氧化的强化技术去除有机污染物的效能、活性物种和机理. Fe（Ⅵ）可以被酸、还原剂等均相活化剂和二氧化硅、过氧化钙、碳质材料等异相活化剂活化为Fe（Ⅳ）/Fe（Ⅴ）以促进有机污染物的降解,也可以与氧化剂、含硫还原剂、紫外光、光催化体系联用,通过产生活性自由基等活性物种[如羟基自由基（^·OH）、硫酸根自由基(SO₄^·-)、超氧自由基(O₂^·-)等]协同降解有机污染物.由于活性物种发生变化,Fe（Ⅵ）氧化的强化技术可以影响有机污染物降解产物的种类、分布及毒性.目前的研究仍存在一些不足,如多种Fe（Ⅵ）氧化的强化技术机理尚不明确或存在争议,...     

绿色水处理剂高铁酸盐在水处理领域中的应用进展

高铁酸盐是饮用水和废水处理中一种多功能绿色环保水处理剂,因其具有高效的氧化、混凝、消毒杀菌能力,且不产生有毒有害的物质,在水处理领域中已受到广泛关注。为全面、系统地剖析高铁酸盐在水处理领域中现有的研究成果,运用知识图谱分析工具VOSviewer对来自中国知网(CNKI)数据库和Web of Science(WOS)数据库的1038篇文献进行了可视化定量分析并辅助定性分析。结果表明:1975—2019年期间,高铁酸盐在水处理领域中应用的研究历经了起步、快速发展、相对稳定的三个阶段;从关键词共现网络图谱分析可知,现阶段的研究热点主要集中在高铁酸盐对饮用水消毒的副产物和对新兴污染物的控制研究方面,研究方向主要是高铁酸盐与污染物的反应动力学、反应机理等。文章总结了高铁酸盐分别作为氧化剂、混凝剂和消毒剂时其对有机/无机污染物、藻类、异味、消毒副产物等的去除和控制作用效果,以期为高铁酸盐在水处理领域中的应用提供理论借鉴和技术支撑。     

K+对Fe(Ⅵ)生成的稳定促进作用和机理研究

研究了在生成高铁酸盐反应过程中K 对Fe(Ⅵ)的稳定促进作用和机理.结果表明,当反应温度大于50℃时.K 比Na 更有利于高铁酸盐的生成.K 促进高铁酸盐溶液生成的最佳反应温度为65℃.在生成高铁酸盐反应过程中,增加K 浓度能提高高铁酸盐的产率,并且随着硝酸铁投加量的增加,K 影响显著.在硝酸铁投加量为85 g/L时,采用4.4 mol/L KOH制备的Fe(Ⅵ)浓度为0.05 mol/L;加入2 mol/L K 后,Fe(Ⅵ)浓度增加到0.15 mol/L.K 对高铁酸盐溶液生成浓度的影响在硝酸铁投加量大于75 g/L,反应温度低于55℃,CIO-浓度低于1.16 mol/L时较为显著.K 在一定程度上可替代部分碱度,降低OH-用量.在反应过程中K 能包裹在FeO24-周围,减少Fe3 与FeO24- 接触,从而减缓Fe3 对FeO24-的催化分解作用;同时K 能与FeO24-生成K2 FeO4)晶体沉淀析出,降低溶液中FeO24-浓度,Fe(Ⅵ)分解速率减缓,稳定性增加,Fe(Ⅵ)生成浓度增加.     

高铁酸盐氧化絮凝去除水中腐殖质的研究

研究了高铁酸盐对饮用水中富里酸（ＦＡ）的去除性能与作用条件，考察了高铁酸盐单独氧化、氧化絮凝和与聚合氯化铝联合应用的除ＦＡ效果。结果表明，当高铁酸钾与ＦＡ的质量比为１２时，高铁酸盐氧化可以去除水中９０％以上的ＦＡ，在浑浊水中高铁酸盐具有氧化和絮凝的双重作用效能，同样高铁酸盐投加量下，可将９５％以上的ＦＡ去除。采取高铁酸盐与聚合铝联用可显提高对ＦＡ的去除效果。     

高铁酸盐溶液破解剩余污泥效能研究

采用高铁酸盐溶液对剩余污泥进行氧化破解实验,结果表明:高铁酸盐溶液能有效的破解污泥细胞,释放胞内物质到液相中,导致SS和VSS值降低;TN随着Fe(Ⅵ)投药量的增加而增加;SCOD、NH_3-N在投药量为1.0μg/mg SS时均存在最大值,分别为1 851和4.23 mg/L。这是由于在高铁酸盐溶胞过程中,存在着对有机质及NH_3-N的氧化作用,并随着投药量的增加,氧化作用增强;由于Fe(Ⅵ)还原形成的Fe(Ⅲ)能与磷结合形成磷酸铁盐,并在Fe(Ⅲ)的絮凝作用下沉淀,使得磷具有相同的变化规律;C∶N和N∶P比值表明在破解污泥的过程中高铁酸盐溶液对氮的氧化作用大于铁盐对磷的沉淀去除作用;SV及SVI均呈下降趋势,表明污泥的沉降性能得到明显改善。实验结果表明,采用高铁酸盐溶液氧化剩余污泥可获得良好的减量化效果。     

Fe(Ⅵ)/Fe_3O_4处理模拟染料废水的脱色效果研究

染料废水具有有机物含量高、色度高和水量大等特点,直接排入水体会破坏生态环境,需要进行有效的处理。高铁酸盐[Fe(Ⅵ)]是一种绿色双效水处理剂,在水污染治理中有着广阔的应用前景。采用Fe(Ⅵ)与Fe_3O_4纳米颗粒联用处理罗丹明B、甲基橙、刚果红3种模拟染料废水,研究Fe(Ⅵ)和Fe_3O_4投加量、溶液初始pH值、反应时间以及自由基淬灭剂等因素对模拟染料废水脱色效果的影响,并初步探究其作用机理。试验结果表明:Fe(Ⅵ)/Fe_3O_4体系对罗丹明B和刚果红模拟染料废水的脱色效果较好,在中性条件下,当Fe(Ⅵ)投加量为10 mgFe/L、Fe_3O_4投加量为0.3 g/L时,反应8 min后,脱色率接近100%;Fe(Ⅵ)/Fe_3O_4体系对甲基橙模拟染料废水的脱色效果略差,当Fe(Ⅵ)剂量提升至14 mgFe/L时,脱色率可达80%;Fe(Ⅵ)/Fe_3O_4体系对3种染料混合后的模拟废水也有较好的处理效果,混合模拟染料废水化学需氧量(COD)的去除率可达70%;此外,通过添加羟基自由基(·OH)淬灭剂,间接证明Fe(Ⅵ)还原过程中产生的H_2O_2与Fe_3O_4原位构成一个类芬顿体系,强化了对废水中污染物的去除效果。     

多功能高铁酸盐去除饮用水中砷的研究

利用高铁酸盐的氧化絮凝双重水处理功能,取代氧化铁盐法,对其氧化除砷效果进行了评价.考察了高铁酸盐除砷的适宜pH值范围、氧化时间和絮凝时间,定性和定量分析了盐度、硬度等因素对高铁酸盐除砷效果的影响.结果表明,高铁酸盐与砷浓度比为15∶1,最佳pH为5.5～7.5,适宜的氧化时间为10min,絮凝时间为30min,处理后的水样中砷残留量可达到国家饮用水标准;盐度和硬度不干扰除砷过程.与传统的铁盐法和氧化铁盐法对比,此方法简便,高效,无二次污染,更有利于饮用水的清洁化除砷.     

微污染水源饮用水处理工艺研究进展

系统介绍了当前微污染水源饮用水处理工艺的新发展。针对微污染水源，主要的处理工艺有化学氧化、生物处理两大类。常用的化学氧化剂有O3、KMnO4、高铁酸盐、H2O2、ClO2。饮用水处理中的生物处理通常是生物膜法，反应器有生物滤池、生物塔滤、生物接触氧化等。     

高铁酸盐对微生物的灭活特性及影响因素

高铁酸盐是一种集氧化、消毒和絮凝等多功能于一体的水处理剂,具有广阔的应用前景。综述了高铁酸盐在消毒方面的研究进展,包括高铁酸盐对细菌和病毒的灭活特性及影响消毒效果的主要因素,并将高铁酸盐与氯、臭氧等常规消毒技术在消毒效果、消毒机理、消毒副产物生成量等方面进行了详细比较。高铁酸盐在较宽的pH范围内对不同水体中的细菌和病毒均呈现较好的灭活效果,pH、温度和有机物是影响高铁酸盐消毒效果的重要因素,高铁酸盐和其他消毒技术联用将是未来研究的关注点。     

应用纳米零价铁处理模拟含Cr(Ⅵ)无氧地下水

研究了实验室自制的纳米零价铁处理模拟含Cr(Ⅵ)无氧地下水的影响因素、吸附动力学,并结合体系中Fe2+浓度、氧化还原电位、Zeta电位和理论计算得到的pe-pH图对纳米零价铁去除Cr(Ⅵ)的机制进行了探讨.实验结果表明,纳米零价铁对Cr(Ⅵ)的去除率随着初始Cr(Ⅵ)/Fe质量比的升高而降低.当溶液的pH为7.0,初始Cr(Ⅵ)/Fe质量比为0.025、0.050、0.075和0.100时,相应地Cr(Ⅵ)的去除率分别为100.0%、85.6%、72.7%和39.6%.酸性条件更有利于纳米零价铁对Cr(Ⅵ)的去除,当初始Cr(Ⅵ)/Fe质量比为0.100,溶液的pH为3.0、5.0、7.0、9.0和11.0时,体系中Cr(Ⅵ)的去除率分别为73.4%、57.6%、39.6%、44.1%和41.2%.纳米零价铁去除Cr(Ⅵ)的过程符合拟二级动力学方程.当溶液的pH为7.0,初始Cr(Ⅵ)/Fe质量比为0.025时,吸附速率常数(k)最大,为9.76×10-3g.(mg.m in)-1.Cr2O27-吸附到纳米零价铁表面后被迅速地还原为Cr3+,生成的Cr3+与纳米零价铁表面的FeOOH结合生成Cr-Fe膜.而Cr-Fe膜将阻断电子在纳米零价铁与Cr2O27-之间的传输,Cr(Ⅵ)得不到还原,从而纳米零价铁对Cr2O27-的去除以吸附为主.     

高铁酸钾同时降解微污染水中苯酚和Cr(Ⅵ)的研究

研究了高铁酸钾同时去除微污染水中苯酚和Cr(Ⅵ). 利用静态试验,分析了去除效果的影响因素,并初步探讨了其降解机理.结果表明,高铁酸钾氧化-絮凝协同去除Cr(Ⅵ)、苯酚和CODMn在氧化pH值为4.0,氧化时间20min,絮凝pH值为7.0,絮凝时间30min,高铁酸钾与苯酚的质量比为10:1的最佳条件下,Cr(Ⅵ)、苯酚、CODMn的去除率分别达到84.41%、28.33%、23.34%.说明高铁酸钾是一种可高效去除微污染水中Cr(Ⅵ)的水处理剂.     

高铁酸盐的制备及其在水和废水处理中的应用

高铁酸盐作为一种绿色、环保的水处理药剂具备较强的氧化潜能,同时能产生铁混凝剂而在水和废水处理领域受到广泛关注。根据国内外的研究现状,对高铁酸盐的合成与分析方法进行了概述;并对其在水和废水处理中的应用,如除藻、消毒灭菌、重金属的去除、有机污染物及新兴微污染物的去除4个方面进行了总结。同时指出了目前高铁酸盐在实际推广应用中面临的问题及其发展前景。     

高铁酸盐(Fe(Ⅵ))氧化去除水中PPCPs的研究进展

药物和个人护理用品(PPCPs)采用传统的污水处理方法不易去除,高铁酸盐(Fe(VI))因具有强氧化性,且氧化产物Fe(III)具有絮凝作用,近年来被广泛应用于去除PPCPs。介绍了Fe(VI)近年来的制备进展,分析了Fe(VI)去除PPCPs的效率及影响因素,探讨了Fe(VI)与PPCPs的反应机理及产物、中间产物的毒性变化,并展望了未来Fe(VI)去除PPCPs的研究方向。Fe(VI)能有效去除多种PPCPs,去除效率受p H值、温度、Fe(VI)初始浓度和PPCPs性质影响,Fe(VI)与PPCPs反应的中间产物毒性值得关注。     

饮用水微污染处理技术研究进展

概述了饮用水微污染的现状及危害;综述化学氧化,吸附及生物等饮用水微污染的预处理技术,着重介绍强化混凝,臭氧活性炭,生物活性炭,臭氧生物活性炭,光化学催化,膜法及新型生物反应器等深度处理的方法原理及应用前景,并阐明各自的优缺点。     

零价铁PRB修复硝酸盐和铬复合污染地下水

通过连续流动试验研究了Fe0(零价铁)-PRB(渗透反应格栅)修复受NO₃--N、Cr(Ⅵ)以及NO₃--N和Cr(Ⅵ)复合污染模拟地下水的反应特性,分析了Fe0对NO₃--N和Cr(Ⅵ)的氧化还原产物,并且对NO₃--N和Cr(Ⅵ)的相互影响进行了研究. 采用粒径为0.15～0.42 mm的Fe0和粒径为0.15 mm的活性炭作为PRB反应介质,二者的质量比为1∶1. 结果表明,Fe0单独与NO₃--N反应情况下,当进水中ρ(NO₃--N)为20 mg/L时,去除率达95%,NO₂-为还原过渡状态,NH₄+是主要产物,出水pH从原水的7.1升至9.0左右,出水中ρ(TFe)<0.60 mg/L. Fe0处理Cr(Ⅵ)情况下,对Cr(Ⅵ)有较高的去除效果,进水中ρ〔Cr(Ⅵ)〕为10 mg/L时,去除率达96%,反应产物Fe3+和Cr(Ⅲ)可以形成沉淀附着在反应介质上,不会迁移到“下游”水体中,出水pH从原水的7.0升至8.0左右,出水中ρ(TFe)<0.30 mg/L. Fe0去除NO₃--N和Cr(Ⅵ)复合污染时,共存的NO₃--N对Cr(Ⅵ)的去除效果没有影响,Cr(Ⅵ)的存在降低了NO₃--N的去除效果.      

高铁酸盐对藻类肝毒素的降解

研究高铁酸盐对悦目颤藻(Oscillatoria amoena)肝毒素(Microcystin-LR)的降解效能及其与pH的关系. 结果表明,处理有机质含量很高的藻类肝毒素粗提液,当高铁投加量增到40mg/L,pH控制在6～10,肝毒素几乎被完全降解.同时高铁的还原产物Fe³⁺、Fe(OH)₃发挥其助凝、絮凝的作用,对水体中有机质吸附沉降去除,TOC去除率达到50%左右,铁几乎无残留.高效液相色谱分析发现,作用机制可能是高铁氧化或异构化Adda基团的共轭双键,使Adda基团的结构发生变化,从而降低其毒性.     

K+对Fe(Ⅵ)生成的稳定促进作用和机理研究

研究了在生成高铁酸盐反应过程中K⁺对Fe(Ⅵ)的稳定促进作用和机理.结果表明,当反应温度大于50℃时,K⁺比Na⁺更有利于高铁酸盐的生成.K⁺促进高铁酸盐溶液生成的最佳反应温度为65℃.在生成高铁酸盐反应过程中,增加K⁺浓度能提高高铁酸盐的产率,并且随着硝酸铁投加量的增加,K⁺影响显著.在硝酸铁投加量为85 g/L时,采用4.4 mol/L KOH制备的Fe(Ⅵ)浓度为0.05 mol/L;加入2 mol/L K⁺后,Fe(Ⅵ)浓度增加到0.15 mol/L.K⁺对高铁酸盐溶液生成浓度的影响在硝酸铁投加量大于75 g/L,反应温度低于55℃,ClO^-浓度低于1.16 mol/L时较为显著.K⁺在一定程度上可替代部分碱度,降低OH^-用量.在反应过程中K⁺能包裹在FeO^2-₄周围,减少Fe³⁺与FeO^2-₄接触,从而减缓Fe³⁺对FeO^2-₄的催化分解作用;同时K⁺能与FeO^2-₄生成K₂FeO₄晶体沉淀析出,降低溶液中FeO^2-₄浓度,Fe(Ⅵ)分解速率减缓,稳定性增加,Fe(Ⅵ)生成浓度增加.