铁是地球含量最多的重金属之一。铁在地壳中的含量为5%~10%,地下水和地表水中也含有相当数量的铁。铁以铁的硫化物、氧化物、有机物等多种状态存在于地壳中。经空气等无机物的作用或微生物的作用,不断发生氧化过程而进入水体。废水中存在的溶解性铁离子会造成水体中溶解氧迅速降低,铁离子含量高时排水呈赤橙色且浑浊,对环境造成严重污染。
目前,酸性含铁废水的处理方法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。但在突发水污染的处理上,这些方法都不适用。通过查阅文献等资料,适用于河流突发污染的处理方法如下。
(1)利用空气氧化
含铁废水中存在的可溶性铁除二价铁(Fe2+)和三价铁(Fe3+)以外,还有胶态的无机络合物或以有机络合物存在。不溶性铁有氢氧化铁、磷酸铁等无机形态,或者以铁的有机结合态存在。
从含铁废水中去除铁的首要问题是要有二价铁(Fe2+)的存在。在碱性条件下向溶液中吹入空气,二价铁很容易被氧化。
在酸性水中,二价铁(Fe2+)被氧化成氢氧化铁[Fe(OH)3],以三价铁(Fe3+)的形态被沉淀去除。通常是边加入石灰石粉调节pH值,边吹入空气,沉淀分离。处理情况例如:原水水质pH 6.9、Fe2+15 mg/L、总铁42 mg/L,经处理后的水质为pH 7.6、Fe2+1.4 mg/L、总铁4.1 mg/L。
(2)氢氧化镁法(www.xing528.com)
氢氧化镁具有活性大、吸附能力强、无腐蚀性、无毒、无害,易于泵送和贮存,便于安全操作,处理强酸性废水后pH一般不超过9等优点。根据杜娜娜对氢氧化镁处理酸性含铁废水的研究表明,以氢氧化镁作为吸附剂处理酸性含铁废水的结果表明,该方法操作简便,铁去除率高,可达98%以上。当模拟水样中铁离子质量浓度为50 mg/L,pH=2时;氢氧化镁加入量为2 g/L时,处理效果最好。反应最佳时间为10 min。氢氧化镁回收后,经轻烧处理变成氧化镁,仍可以处理含铁工业废水,且可多次使用。吸附等温线的测定表明,Mg(OH)2对Fe3+的吸附为典型的化学吸附。
(3)吸附法
吸附法是常用的污染物处理方法,就水环境突发污染而言,吸附法具有操作简单,原材料来源广,无二次污染等优点。吸附法常用的吸附介质有活性炭、粉煤灰、沸石等。
胡巧开、杜冬云对含铁废水的吸附处理进行了研究,其研究了用盐酸改性的粉煤灰对铁的吸附性能,并与活性炭进行了比较。研究表明,改性粉煤灰和活性炭对铁离子都有很好的吸附性能,但前者对铁的去除效果更好。在300 r/min条件下搅拌30 min后,用3 mol/L的盐酸改性粒径为147 μm的粉煤灰,其对铁的吸附量可达88 mg/g以上。对浓度为20 mg/L的含铁废水,当粉煤灰用量为6 g/L时,对铁的去除率高达99.2%;在相同的条件下,当活性炭的用量为6 g/L时,对铁的去除率为95%。
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,还可用作建筑材料或修路、回填,对环境不造成二次污染。
综上,各种铁离子去除方法,对于水环境突发污染应急处理方法适用的为氢氧化镁法和活性炭吸附法,这两种方法在应急处理上操作简便,处理效果好,材料来源广。
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