高铁酸钾在水处理方面应用.doc

高铁酸钾在水处理方面的应用
高铁酸盐具有很强的氧化性,氧化能力优于氯和臭氧,溶于水中能有效杀灭水中的微生物和藻类,还能氧化分解各种有机、无机污染物,如酚、有机氮、硫化物、氰化物等,而且在整个净化过程中不会产生三氯甲烷、氯代酚等二次污染物[1]。研究表明,与PAC 单独投加相比,复合高铁酸盐溶液与PAC 联合投加对水体中的氨氮、COD、细菌、浊度、藻细胞等的去除效果更好,且达到同样处理效果所需药剂量少[2]。与传统水处理剂相比,高铁酸钾不仅能快速杀灭水中的细菌、病毒,而且能去除水中的部分有机物、重金属离子和藻类等污染物,其分解产物Fe(OH)3胶体,可以吸附去除水中有机及无机污染物,对重金属有特殊功效,还能起脱色除臭作用,Fe(OH)3还具有絮凝作用,且对水体无二次污染[3]。本文旨在对国内外高铁酸钾在水处理方面的应用进行总结,为水处理技术提供理论基础和技术支持。
1 高铁对微生物的去除
杀菌消毒作用
高铁酸钾具有强氧化性,加入水体后可破坏细菌的某些结构(如细胞壁、细胞膜) 及细胞结构中的一些物质(如酶等) ,抑制和阻碍蛋白质及核酸的合成,使菌体的生长和繁殖受阻,起到杀死菌体的作用。首次发现高铁酸钾具有明显的灭菌作用是在1974 年,试验的两种细菌被完全去除[4]。少量的高铁酸钾即可达到良好的杀菌效果,研究表明,质量浓度为10 ~ 40 mg·L-1 的高铁酸钾在反应5 min 后对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等细菌的杀灭率即可达100%,%[5]。高铁酸钾对温和气单胞菌(Aeromonas sobria) 、河弧菌(Vibrio f lurialis)、弧菌I 组淡水亚组弧菌(Vibrio group I freshwater subgroup)的抑制效果良好,施以高铁酸钾溶液作用1 h 后,对以上两种弧菌亦表现出很强的杀灭效果[6]。后来的研究证实,高铁酸钾对大肠杆菌有良好的灭活作用,其灭活效率随pH 降低而升高[7]。高铁酸钾氧化二级污水处理厂出水时也发现,接触时间和高铁酸钾浓度对灭活f 2 病毒有重要影响,影响程度随pH 而变化,灭活效率高于HClO 和ClO -[8]。带正电的微生物对高铁酸钾抵抗性强于带负电微生物,f 2 细菌的抵抗性[9]。
高铁酸钾与其它消毒剂相比,具有无毒副作用功效。自使用氯消毒后消毒副产物的出现以及由此引起的对于人体的潜在危害被越来越多的研究者发现[10],正努力使用其它工消毒工艺去除天然或合成的有机物从而降低消毒副产物的生成量、或消毒工艺后对消毒副产物加以去除、或者考虑其它的消毒剂(如溴,碘,二氧化氯和臭氧) 来代替氯气进行消毒,但是研究结果发现,这些消毒剂也会产生一系列对人体和水生生物有一定毒害的副产物。基于上述原因,可以考虑使用高铁酸钾来替代氯作为水处理的消毒剂,Ames 试验检验致突变物质的初步研究表明,高铁酸钾处理水并没有产生致突变物质,但是仍需要对高铁酸钾处理不同水质时的情况进行深入研究[11-12]。
去除水中藻类
水体富营养化问题的日趋严重,导致藻类疯长,藻类可以使水产生嗅味、堵塞滤池、甚至穿透滤层恶化水质,并且藻类也是一种消毒副产物的前体物,因此对藻类的控制与去除具有重要的意义。
高铁酸钾除藻机理
由于高铁酸钾的强氧化性,它对富营养化水体中藻类物质的去除效果也十分明显。刘伟等人对高铁酸盐除藻机理研究认为,其作用过程大致为: 高铁酸钾氧化能够破坏藻细胞的表面结构,造成藻细胞表面鞘套的卷绕,并可能使细胞的外鞘开裂,致使胞内物质外流[13]。另外,胞内物质向周围介质的释放,影响了藻类的正常段殖体繁殖方式,并且高铁酸钾在水中分解生成氢氧化铁,吸附于藻类细胞表面,可以降低细胞表面电荷,增加藻类细胞沉淀性[14]。氢氧化铁吸附与外流胞内物质絮凝的双重作用下,使得部分藻类细胞在混凝之前就能发生凝聚。苑宝玲等人研究了高铁酸钾氧化絮凝去除水中藻类的机制。结果表明高铁酸钾的强氧化性对藻类呼吸作用和生长方式有影响,同时认为其还原产物Fe(OH)3对藻类有絮絮凝作用[15]。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。
高铁酸钾除藻高效性
采用预氯化除藻时,除藻率随着投氯量增加而逐渐升高,但当投氯量增加到一定程度后,除藻率不再进一步提高,稳定在一定去除率,而当采用高铁酸钾复合药剂预氧化除藻时,仅需少量的高铁酸钾复合药剂即可使除藻效果显著提高,沉后除藻率提高到70%以上,滤后除藻率提高到80% 以上[16]。因此,高铁酸钾复合药剂预氧化可显著地提高对水中藻类的去除率,除藻效果明显优于传统的预氯化工艺,由于高铁酸盐复合药剂同时具有多功能的净水效果,且对