含铁废水处理工艺

Posted 2023-01-14 浓度

篇首语：春蚕到死丝方尽，人至期颐亦不休。一息尚存须努力，留作青年好范畴。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了含铁废水处理工艺相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

溶解于天然淡水中的铁含量变化很大，从每升几微克到几百微克,甚至超过1毫克。这主要取决于水的氧化还原性质和pH值。在还原性条件下，二价铁占优势；在氧化性条件下，三价铁占优势。二价铁的化合物溶解度大。二价铁进入中性的氧化性条件的水中,就逐渐氧化为三价铁。三价铁的化合物溶解度小,可水解为不溶的氢氧化铁沉淀。三价铁只有在酸性水中溶解度才会增大，或者在碱性较强而部分地生成络离子如Fe(OH)宮时,溶解度才有增加的趋势。因此，在pH值约为6～9的天然水中，铁的含量不高。只有在地下水中，在主要由地下水补给的河段中，以及在湖泊底层水中才有高含量的铁。海洋中铁的平均值为 2微克／升。工厂排放的含铁废水酸性很强时，铁含量很高；含铁废水排入天然水体，往往由于酸性降低，产生三价的氢氧化铁沉淀。新生成的胶体氢氧化铁有很强的吸附能力，在河流中能吸附多种其他污染物，而被水流带到流速减慢的地方，如湖泊、河口等处，逐渐沉降到水体底部。在水体底部的缺氧条件下，由于生物作用，三价铁又被还原为易溶的二价铁，其他污染物随铁的溶解而重新进入水中。

工厂排放的含铁废水主要是酸性采矿废水和清洗钢铁表面铁锈的酸浸洗池排出的废水。为了除掉废水中高含量的铁和其他重金属，往往向沉淀池投加石灰，以中和水的酸性，使氢氧化铁沉淀下来。铁对废水生化处理构筑物中的微生物有致死作用，例如废水中的二氯化铁浓度为 5毫克／升（以铁离子计）可使活性污泥的形成减慢，抑制沉淀池和消化池中的沉淀发酵。污水中铁的浓度达0.7～1.7毫克／升时，生物滤池的渗滤作用便受到破坏。

虽然铁对人和动物毒性很小，但水体中铁化合物的浓度为0.1～0.3毫克／升时，会影响水的色、嗅、味等感官性状。例如，水体中所含的某些铁化合物的浓度达到0.04毫克／升，便会出现异味。印染工业用水中铁含量过高时，往往使产品出现难看的斑点。因此，象塑料、纺织、造纸、酿造和食品工业的用水，对含铁量的要求比饮用水还要高。

在我国现行的《工业“三废”排放试行标准》中，铁的含量未作任何限制。但若将含铁废水直接排放，废水中存在的溶解性铁离子造成水体中的溶解氧迅速降低，排水是赤橙色且浑浊，对环境造成严重污染。目前，酸性含铁废水处理工艺主要有膜分离电解氧化法、电渗析法、氧化涡流法、曝气絮凝法、中和曝气后污泥循环接触除铁法等。本实验探讨了酸改性粉煤灰含铁废水处理工艺，并用活性炭进行了对比实验。。

一、实验方法
1.分析仪器：JJ-4六联电动搅拌器、Metter-Toledo电子天平、722分光光度计、真空抽滤泵、烘箱等。
2.配制模拟含铁废水药品：纯铁粉、分析纯的硫酸、硫氰酸钾、曲拉通X-100、高锰酸钾、盐酸、三氯化铁。
3.将粉煤灰洗净、烘干、过筛。取粒度为147μm的粉煤灰5份，各20g，置于250ml的烧杯中，分别加入不同浓度的盐酸溶液200ml，放置24h，可不定时搅拌，经真空抽滤、洗净后于105℃下烘干备用。
4.将商品活性炭过筛，不同粒径的活性炭于110℃下烘干备用。
5.用硫氰酸钾分光光度法分析铁的含量。

二、结果与讨论
1.盐酸改性粉煤灰对铁的吸附
（1）取酸化改性粉煤灰各0.5g于250ml的烧杯中，加入100ml用三氯化铁配置的含Fe³﹢浓度为20ml/L的模拟废水，以300r/min搅拌30min后减压抽滤，测定吸附前后的吸光度值计算对铁的去除率，结果如图1所示。

用盐酸改性后的粉煤灰对铁的去除率都很高，当盐酸的浓度为3mol/L时去除率最大，达98.5%（以下实验均选用3mol/L盐酸改性的粉煤灰）。
（2）向5个装有100ml、含Fe³﹢浓度为20mg/L的模拟废水中，分别加入不同量的改性粉煤灰，考察改性粉煤灰的用量对铁去除率的影响，结果如图2所示。随着吸附剂用量的增大，对铁的去除率也随之增大，吸附量不断减小。当改性粉煤灰的用量为6g/L时，对铁的去除率高达99.2%。但从吸附量看，当改性粉煤灰的用量为2g/L时，吸附量最大，其值为88mg/g。

（3）在5个250mL烧杯中各加入含铁浓度20mg/L的模拟废水100ml和改性粉煤灰0.5g，考察搅拌时间对铁去除率的影响，结果如图3所示。改性粉煤灰对铁的吸附在40min时已达到平衡，其后因解吸而去除率降低。但吸附30min和40min后的去除率差别不大（由98.5%增加到98.9%），从经济的角度考虑选择吸附30min更为合理。

（4）在100ml含铁浓度不同的模拟废水中分别加入0.5g的改性粉煤灰。在试验范围内，随着Fe³﹢初始浓度的增大，改性粉煤灰的吸附容量不断增大，去除率不断下降，如图4所示。

（5）在5个250ml烧杯中各加入0.5g改性粉煤灰，再加入不同浓度的含铁废水（25℃），考察25℃时改性粉煤灰的吸附性能，改性粉煤灰的吸附等温线如图5所示。

2.活性炭对铁的吸附
（1）向5个250ml烧杯中分别加入0.5g的不同粒度的商品活性炭，各加入100ml含铁浓度为20mg/L的模拟废水，考察活性炭的粒度对铁吸附作用的影响，结果如图6所示。

（2）向5个装有100ml、含Fe³﹢浓度为20mg/L的模拟废水的烧杯中，分别加入不同量的活性炭，考察活性炭的用量对铁去除率的影响，结果如图7所示。

（3）在100ml含铁浓度不同的模拟废水中分别加入0.5g的活性炭，考察含铁浓度的大小对活性炭吸附性能的影响，结果如图8所示。

结论

与活性炭相比，用粉煤灰处理含铁废水，不仅来源广，价格低廉，而且还实现了以废治废、充分利用自然资源的目标，治理废水后的粉煤灰，还可用做建筑材料或修路、回填，对环境不造成二次污染。