废水中磷酸根检测方案(磷硅酸根监测)

新生态水合氧化铁去除水中磷酸根的效能研究 生活污水以及工业废水的过度排放是造成水体富营养化的重要因素,因此除磷是目前水处理 研究的一个重要目标。目前水中磷的去除方法主要有:生物法、化学沉淀法、人工湿地法、 离子交换法及吸附法等1。化学沉淀法在国内的应用比较普遍，一些混凝剂同时被广泛使用, 有研究者发现铁盐是比铝盐更为有效的除磷剂2。Roger 等研究发现,氢氧化铁凝胶及各种铁氧化物都能吸附大量的磷酸根,其IR光谱表明有双核络合物存在,推断置换了两个相邻的OH官能团,并在两个之间形成了桥。可见,铁盐不仅仅是通过生成。 沉淀除磷,吸附也对除磷有一定贡献。因此,在混凝过程中提高对磷酸根的吸附可以有效增加 其去除率。新生态的水合氧化铁(FHIO)具有较高的吸附能力，但是对吸附磷酸根的研究较少, 为此通过现场制备新生态水合氧化铁,考察了其对水中磷酸根的去除效能及影响因素。 1材料与方法1.1试验材料 试验中使用的混凝剂为氯化铁(分析纯)和氯化亚铁(分析纯),高铁酸钾采用湿式氧化法制备(浓度≥98% )。采用磷酸二氢钾和去离子水配制含磷原水,并调节pH =7.О和背景离子强度为0.1molL。浊度由高岭土调节, TOC由腐殖酸来调节。混凝在TA6-4型程控混凝试验搅拌仪上进行。 FHIO由同时投加氯化亚铁和高铁酸钾生成: 普通水合氧化铁(HIO)的制备:用去离子水配制0.1 mol/L的FeCl,溶液,在常温下用160 g/L的NaOH 溶液滴定至pH值为11左右,使之发生沉淀反应,将混合液离心(5 000 r/ min) ,弃去上清液,加入去离子水洗涤,再次离心,反复数次直到洗涤水的pH 接近中性,将沉淀物于105 ℃下烘干至质量恒定,得到固体水合氧化铁吹阿利o 1.2检测方法 PO-Р采用钼酸铵分光光度法测定,TOC使用TOC - VCPH总有机碳分析仪测定,浊度使用哈 希便携式浊度仪测定。1.3试验方法 烧杯搅拌试验按照常规混凝条件设定,室温为18℃,高铁酸钾与氯化亚铁按比例投加后进行混凝试验,先在250 r/ min下快搅1 min,再于50 r/ min下慢搅15 min,静沉30 min后取水样测定浊度、PO? -P和 pH,经0.45 pm醋酸纤维膜过滤去除颗粒物后测定TOC。普通水合氧化铁与氯化铁重复上述试验。 2结果与讨论 2.1 FHIO对磷酸根的去除效果 在原水浊度为5NTU、pH值为7.0、 TOC为4mg/L磷浓度为2 mg/L的条件下,考察了HIO、FHIO,FeCl的除磷效果。结果表明,普通水合氧化铁对水中磷酸根的去除非常有限,即使投量增加,其吸附量也仅达到6 mg/g。当投加氯化铁时,随着投量(6,7,8 mg/L,以总铁计,下同)的增加,对磷酸根的去除率分别达到了54% 、59% 、70%。而在相同的总铁投量下,新生态水合氧化铁对磷酸根的去除率分别为65% 、72% ,79% ,这可能是由于普通的水合氧化铁在制备过程中已经老化成熟,与FHIO相比则吸附性能较差。De Marco4]等人也发现新生态无定形水合氧化铁的粒径非常小(在10 ~100 nm之间),有很好的吸附性能。FHIO由于粒径小、吸附性能好,在溶液中吸附磷酸根后使其局部浓度扩大，增加了接触机会。这也是其处理效果优于单独铁盐的原因。但是随着投量的增加,铁盐与FHIO除磷效果的差异逐渐缩小,这是因为水中 FHIO 数量的增加提高了其碰撞结合的几率,从而对磷酸根的吸附也会相应减少。 2.2有机物浓度对FHIO去除磷酸根的影响 在总铁投量为7 mg/L的条件下,有机物浓度对FHIO去除磷酸根的影响如图1所示。 当采用铁盐除磷时,随着TOC浓度的增加,对磷酸根的去除率有所降低,这是由于腐殖酸会与磷竞争Fe(Ⅲ)的络合位。而在水中TOC<6 mg/L时, FHIO的除磷效果明显优于单独铁盐,可能是因为FHIO的水解能力不如 Fe(Ⅲ),抑制了腐殖酸络合反应的能力,从而减少了竞争吸附与络合反应的机会。但是当TOC >6 mg/L 时,FHIO的除磷能力略逊于Fe(Ⅲ) ,这是因为有机物浓度的增加抑制了Fe(Ⅱ)的氧化,间接地抑制了FHIO的生成,从而影响了除磷效果。 2.3pH 对FHIO去除磷酸根的影响 初始pH对FHIO去除磷酸根的影响见图2。 由图2可知,蚕化铁对磷酸根的去除率随着pH的增加而有所升高,在较低的pH下,水中的H*抑制了铁盐的水解,对磷酸根的去除主要是依靠生成FePO,沉淀,在pH值为7左右时去除率达到了最高,然而当pH进一步增加时水中的OH”促进了铁盐水解而生成Fe( OH),沉淀,降低了除磷效果。在偏酸性条件下,FHIO对磷酸根的去除效率能提高15%左右,这是由于在酸性条件下,高铁酸钾的氧化还原电位为2.20 V,能够快速有效地生成FHIO,而随着pH向碱性条件转化,高铁酸钾的氧化还原电位降为0.7 v[5],不能够有效地氧化水中的Fe'’ ,致使FHIO的生成量减少,从而影响到对磷酸根的去除效能。在相同pH下, FHIO的除磷效能高于铁盐,这是因为生成FHIO的过程中水解程度很小,初始pH对其影响也不大。从不同总铁投量下出水pH 的变化规律可知,经FHIO处理后出水的pH变化远小于单独铁盐的,这就说明FHIO的水解程度明显区别于铁盐。 2.4 温度对FHIO去除磷酸根的影响 不同温度下,FHIO对磷酸根的去除效果如图3所示。 由图3可以看出,在相同的总铁投量下,水温为277K时铁盐的混凝效果很差,对磷酸根的去除率仅有30%左右,而FHIO对磷酸根的去除率较之能提高10%左右。这是因为在低温情况下,水体的粘滞系数高,流动性差,铁盐的水解速度减慢,而FHIO由于粒径非常小、本身动能较大,与水中磷酸根的接触机会增加,能够有效去除磷酸盐。随温度的升高, FeCl,,FHIO的除磷效果均明显改善。2.5 FHIO对出水浊度的影响浊度在一定程度上能够影响混凝过程中絮体的形成,从而间接影响对磷酸根的去除。测定显示,随着原水浊度的升高,单独铁盐混凝出水的浊度一直保持在1 NTU以下,而在生成FHIO的过程中,出水浊度明显升高,这是由于新生态水合氧化铁并不像铁盐样完全水解生成Fe( OH)3絮体,只是形成了一些粒径很小的铁氧体,导致浊度上升。在原水浊度分别为2、5NTU时, FHIO的除磷效果明显优于单独铁盐的,分别提高了9% 、13%。分析原因为铁盐水解后的絮体与水中构成浊度的颗粒物发生碰撞接触吸附而形成较好的沉降体,而FHIO的水解程度低、粒径小,不能够迅速沉降,增加了与水中磷酸根接触的机会,达到了很好的除磷效果。但是随着原水浊度的继续升高,单独铁盐的除磷效果略优于FHIO,因为浊度越大则形成的絮体越密实,对磷酸根有很强的卷扫捕集能力,促进了对磷酸根的去除。3结论 在高铁酸钾与氯化亚铁反应生成FHIO的过程中,由于水解程度低,形成的新生态无定形氧化铁粒径小、吸附能力强,对水中的磷酸根有很好的去除效果,且 pH 、浊度、温度对其除磷效果的影响均不大，强于单独铁盐混凝的除磷效果。 生活污水以及工业废水的过度排放是造成水体富营养化的重要因素,因此除磷是目前水处理 研究的一个重要目标。目前水中磷的去除方法主要有:生物法、化学沉淀法、人工湿地法、 离子交换法及吸附法等1。化学沉淀法在国内的应用比较普遍，一些混凝剂同时被广泛使用, 沉淀除磷,吸附也对除磷有一定贡献。因此,在混凝过程中提高对磷酸根的吸附可以有效增加 其去除率。新生态的水合氧化铁(FHIO)具有较高的吸附能力，但是对吸附磷酸根的研究较少, 为此通过现场制备新生态水合氧化铁,考察了其对水中磷酸根的去除效能及影响因素。