高铁酸钾除锰研究

高铁酸钾除锰研究

何海涛李梦玲曾晗

（成都理工大学，四川成都610059）

摘要：现如今的生活饮用水源大多来源于周边的湖泊河流，我国众多地区出现水体总锰含量超标的现象。高铁酸钾具有强氧化性，因此在水处理中具有较高的应用价值。本文用高铁酸钾作为处理剂，通过对色度、浊度、UV254及锰浓度进行分析，研究水中锰的去除效果。

关键词：锰浓度；氧化性；高铁酸钾；去除效果

1.前言

锰是一种多价态元素，它的主要价态有5种:+2，+3，+4，+6和+7价。二价锰离子(M2+)在水中最为稳定，大锰在水中主要以二价形式存在[1]。我国生活饮用水水质标准规定锰质量浓度应低于0.lmg/L。锰超标会使色度增大，并且对人体的危害很大，人体锰超标中毒，严重危害人的神经系统。

高铁酸钾具有强氧化性，利用高铁酸钾的氧化性可以有效的杀菌、杀毒；除藻、腐殖质和难降解的有机物以及色度、浊度等[2]，并且不会产生二次污染。高铁酸钾中的Fe是+6价的，在水中Fe6+还原成Fe3+，生成Fe(OH)3。还原产物Fe(OH)3具有混凝和吸附的作用，让细小的絮体形成更大的絮体，更有利于后续的处理。高铁酸盐与高锰酸钾相比较，前者氧化性很强。与与次氯酸相比较，不会产生卤代消毒副产物[3]。

2.实验部分

2.1实验试剂与仪器

将K2FeO4配置成1g/L的K2FeO4溶液，现用现配。次氯酸配成10g/L溶液，粉末碳称取5g，使用1000mL容量瓶定容，配成浓度为5g/L的粉末碳溶液。称取20g的聚合氯化铝，使用1000mL容量瓶定容，配成浓度为20g/L的聚合氯化铝（PAC）。

采用六联同步定时搅拌仪；浊度仪；色度仪；1000ml真空抽滤瓶；真空抽滤装置；原子分光光度计；

2.2实验过程与方法

首先在六联定时同步搅拌仪上进行，将水样转移至6个1000mL的烧杯中投加一定量的聚合氯化铝已210r/min转速搅拌30s，再加入①一定量的高铁酸钾②一定量粉末碳和高铁酸钾，持续用210r/min转速搅拌30s，再用80r/min的转速搅拌3min，在用60r/min的转速搅拌6min，再静置15min后去液下2cm处的上清液，对沉后水样用色度仪和浊度仪分别测定色度和浊度，再对水样进行真空抽滤，测定过滤后水样色度以及锰的含量。

3.实验结果与讨论

3.1高铁酸盐预氧化

图1为低浓度高铁酸盐预氧化对水中微污染物的去除效果;图2为高浓度高铁酸盐预氧化对水中锰去除效果。与单纯聚合氯化铝混凝相比，投加高铁酸盐后，沉后水中总锰浓度有了大幅度降低。聚合氯化铝投加量2mg/L，0.8mg/L的高铁酸盐能将沉后余锰降至0.077μg/mL；高铁酸盐投加量增加到1.6mg/L，沉后剩余锰降至0.004μg/mL，说明高铁酸盐混凝沉淀能够有效去除水中的锰离子。聚合氯化铝投加2mg/L,0.4mg/L的高铁酸盐能将沉后的UV254降至0.059，水中有机物的去除率提高60%左右。初步推测是由于高铁酸盐的强氧化性，将水中有机物氧化为无机物。

图1低浓度高铁酸

图2高浓度高铁酸盐

3.2粉末碳-高铁酸盐联合

图3为粉末碳与高铁酸盐联合使用时对水中锰的去除效果。可以看出，混凝时加入粉末炭与单独使用PAC进行混凝其处理效果差别不大，说明水中有机物的分子量范围超出活性炭吸附的最有效范围（通常认为1000-3000），其吸附效果不佳。保持活性炭浓度梯度不变，分别投加1.8mg/L高铁酸钾与粉末碳进行联合吸附混凝实验，沉后水中浊度有所降低，余锰浓度大幅度降低，可达到0.007μg/mL。对比单独加入1.8mg/L高铁酸盐混凝实验，加入粉末碳1-1.5mg/L后，对浊度及锰的去除效果均有所提高。有文献指出高锰酸盐与粉末活性炭进行联用时具有互补性，高锰酸钾预氧化可以改善粉末活性炭的吸附特性，同时粉末活性炭能够使水中剩余的高锰酸钾还原为具有氧化性和吸附活性的新生态二氧化锰，从而提高了对CODcr的去除效率［4］。由此猜测产生该组实验现象的原因与该机理类似，即高铁酸盐改善了活性炭的特性，活性炭使水中过氧化形成的高锰酸盐还原为新生态二氧化锰，由此使余锰浓度及浊度降低。

图3粉末碳-高铁酸盐联合

4.结论

①小试结果表明，高铁酸盐对锰的去除效果明显；高铁酸盐与粉末碳联用相比较单独使用高铁酸盐，其沉后水的浊度更低。

②当原水锰含量在0.26mg/L时，高铁酸钾最佳投加量为1.6mg/L，生产运行时应根据原水锰含量做适当调试。

参考文献

[1]纪琼驰.高铁酸钾的制备及其在原水处理中的应用研究[D].南京：南京理工大学，2012

[2]刘伟.高铁酸盐预氧化强化去除地表水中锰的试验[J].哈尔滨工业大学学报，2005，37（2）：180-182

[3]GanW,SharmaVK,ZhangX,etal.InvestigationofDisinfectionByproductsFormationinFerrate(Ⅵ)PreoxidationofNOMandItsModelComoundsFollowdbyChlorination[J]JHazardMater,2015,292:197-204

[4]刘成.粉末活性炭在微污染水处理中的应用研究[D].西安：西安建筑科技大学，2004

作者简介：何海涛（1992年2月－），男，河北秦皇岛人，成都市成都理工大学工程管理专业本科生。