一种利用纳米零价铁与高铁酸盐复合作用去除水中污染物的方法技术

一种利用纳米零价铁与高铁酸盐复合作用去除水中污染物的方法，本发明专利技术涉及一种水处理方法，它是解决高铁酸盐处理水中的污染物时去除效果差，总有机物去除效率低，药剂投量大的问题。水处理方法：一、向待处理水体中投纳米零价铁，得到含有纳米零价铁的水体；二、搅拌含有纳米零价铁的水体，同时加入高铁酸盐进行反应；三、待反应结束后，对处理后的水体过滤，完成水体中污染物的去除。本发明专利技术利用纳米零价铁与高铁酸盐复合作用可以使源水中典型有机污染物的去除率达80％以上，TOC去除率达60％以上，或使污水中COD含量降低60％～90％，或使铅、砷、铊、镉等重金属污染物的去除率达80％以上。

A method of removing pollutants from water by the combined action of nano-zero-valent iron and perferrite

【技术实现步骤摘要】
一种利用纳米零价铁与高铁酸盐复合作用去除水中污染物的方法
本专利技术涉及一种水处理方法，具体涉及一种利用纳米零价铁与高铁酸盐复合作用去除水中污染物的方法。
技术介绍
高铁酸盐与有机物反应时具有一定的选择性，在去除水体中的有机污染物时只能选择性地氧化部分有机污染物(如含硫含氮基团的有机物)，与苯甲酸、硝基酚等含有较饱和化学键的有机物的反应活性相对较差，因而存在持久性污染物去除率低，药剂投量高等问题。而且高铁酸盐氧化降解水体中的有机污染物时，能够有效地转化污染物的分子结构(降解为小分子或发生聚合反应生成大分子物质)并减小其生物毒性，但是其大部分的氧化产物仍然赋存于水体中。一方面，部分以小分子形式存在的氧化产物很容易被水体中微生物消耗利用，因此影响了水体的生物稳定性；另一方面，部分氧化产物有可能是消毒副产物的前驱物，因而水处理消毒过程中会导致大量消毒副产物的形成。因此，强化高铁酸盐的氧化效果并有效地去除水体中残留的有机物对水质和水质稳定性的提高有十分重要的意义。纳米零价铁还原活性很强，化学性质不稳定，易被氧化。尽管纳米零价铁在环境污染物的去除方面取得了较好的效果，但主要通过表面反应行为途径来降解氯代有机污染物的纳米零价铁，其去除效率受零价铁传质能力的限制，液相中纳米铁与疏水性有机物的不同极性将导致零价铁与污染物间电子转移效率低而难以充分发挥作用。对于某些污染物，尤其是持久性有机污染物，单独使用纳米零价铁并不能得到满意的效果，甚至在降解过程中会转化为毒性更大的污染物。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决高铁酸盐处理水中的污染物时去除效果差，总有机物去除效率低，药剂投量大的问题，而提供一种利用纳米零价铁与高铁酸盐复合作用去除水中污染物的方法。本专利技术利用纳米零价铁与高铁酸盐复合作用去除水中污染物的方法按下列步骤实现：一、向待处理水体中投纳米零价铁，得到含有纳米零价铁的水体；二、(快速)搅拌含有纳米零价铁的水体，同时加入高铁酸盐进行反应；三、待反应结束后，对处理后的水体过滤，完成水体中污染物的去除。本专利技术利用纳米零价铁与高铁酸盐复合作用去除水中污染物的方法包括以下有益效果：(1)高铁酸盐与纳米零价铁复合作用时会产生还原性的中间价态铁—二价铁，而高铁酸盐自分解及与还原剂反应后会产生过氧化氢，利用二价铁与过氧化氢的反应，系统内会产生反应活性更强的羟基自由基；(2)高铁酸盐与纳米零价铁复合作用时会产生氧化性和反应活性更强的中间价态铁—四价和五价铁；(3)高铁酸盐自分解及与还原剂反应时会产生大量的溶解氧，而纳米零价铁与溶解氧反应发生电子转移后会形成羟基自由基、单线态氧等强氧化物种；(4)高铁酸盐与纳米零价铁复合作用时会原位产生大量的粒径小、水化层薄、分散性好、比表面积大和表面富含羟基官能团的纳米级铁氧化物；(5)纳米零价铁和高铁酸盐复合作用原位产生的纳米级铁氧化物对重金属和有机污染物均具有较强的吸附能力；(6)利用纳米零价铁与高铁酸盐复合作用可以使源水中典型有机污染物的去除率达80％以上，TOC去除率达60％以上，或使污水中COD含量降低60％～90％，或使铅、砷、铊、镉等重金属污染物的去除率达80％以上。利用该纳米零价铁与高铁酸盐复合作用去除污染物的方法，可以使污染物的去除率提高30％～70％，使高铁酸盐的投加量减少20％～60％。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式利用纳米零价铁与高铁酸盐复合作用去除水中污染物的方法按下列步骤实施：一、向待处理水体中投纳米零价铁，得到含有纳米零价铁的水体；二、(快速)搅拌含有纳米零价铁的水体，同时加入高铁酸盐进行反应；三、待反应结束后，对处理后的水体过滤，完成水体中污染物的去除。本实施方式步骤一中纳米零价铁是利用还原剂将铁盐或其氧化物等还原制得的纳米级大小的零价铁颗粒。本实施方式高铁酸盐与纳米零价铁复合作用时会产生还原性的中间价态铁—二价铁，而高铁酸盐自分解及与还原剂反应后会产生过氧化氢，利用二价铁与过氧化氢的反应，系统内会产生反应活性更强的羟基自由基。纳米零价铁与高铁酸盐反应后产生了多种反应活性更强的亚稳态氧化物种，具体包括四价、五价的中间态铁，单线态氧和羟基自由基等。并基于强化的氧化作用和原位产生的铁氧化物的吸附性能，纳米零价铁和高铁酸盐复合作用后可以使源水中典型有机污染物的去除率达80％以上，TOC去除率达60％以上，或使污水中COD含量降低60％～90％，或使铅、砷、铊、镉等重金属污染物的去除率达80％以上。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一所述的待处理水为饮用地表水、饮用地下水、生活污水或工业废水。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是步骤一待处理水中的污染物为微量(持久性)有机污染物、腐殖酸类有机污染物、富里酸类有机污染物、蛋白质类有机污染物或重金属污染物。具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤二中高铁酸盐为高铁酸钾、高锰酸钠或两者的混合物。具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤一中向待处理水体中投加0.01～100mg/L纳米零价铁。具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五不同的是步骤一向待处理水体中投加0.1～20mg/L纳米零价铁。具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是步骤二加入0.1～100mg/L的高铁酸盐进行反应。具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式七不同的是步骤二加入0.1～20mg/L的高铁酸盐进行反应。具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是步骤二中加入高铁酸盐进行反应的时间为5～120min。具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式九不同的是步骤二中加入高铁酸盐进行反应的时间为30～80min。具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至十之一不同的是步骤三中采用石英砂、滤布或金属丝网对处理后的水体过滤。本实施方式还可以采用无烟煤、高分子膜、硅藻土等方式过滤水体。实施例一：本实施例利用纳米零价铁和高铁酸钾复合作用去除水苯甲酸的方法按下列步骤实施：一、测定待处理水中苯甲酸的浓度，其初始浓度为2.5mg/L，溶解性总有机物浓度(TOC)为5mg/L；二、向待处理水体中投加2mg/L纳米零价铁，得到含有纳米零价铁的水体；三、(快速)搅拌含有纳米零价铁的水体，同时加入2mg/L的高铁酸钾反应30min；四、待反应结束后，对处理后的水体过滤，测定其所含污染物的剩余浓度，溶解性有机污染物的剩余浓度，完成水体中污染物的去除。本实施例中采用硼氢化钠液相还原三价铁离子合成纳米零价铁，得到的纳米零价铁颗粒大小在70～80nm之间。本实施例中苯甲酸的去除率为95％以上，溶解性总有机物的去除率为60％以上。实施例二：本实施例利用纳米零价铁和高铁酸钠复合作用去除水中阿特拉津的方法按下列步骤实施：一、测定待处理水中阿特拉津的浓度，其初始浓度为0.5mg/L，溶解性总有机物浓度(TOC)为5mg/L；二、向待处理水体中投加1mg/L纳米零价铁，得到含有纳米零价铁的水体；三、(快速)搅拌含有纳米零价铁的水体，同时加入2mg/L的高铁酸钠反应30min；四、待反应结束后，对处理后的水体过滤，测定其所含污染物的剩余浓度，溶解性有机污染物的剩余浓度，完成水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.利用纳米零价铁与高铁酸盐复合作用去除水中污染物的方法，其特征在于该方法按下列步骤实现：一、向待处理水体中投纳米零价铁，得到含有纳米零价铁的水体；二、搅拌含有纳米零价铁的水体，同时加入高铁酸盐进行反应；三、待反应结束后，对处理后的水体过滤，完成水体中污染物的去除。

【技术特征摘要】
1.利用纳米零价铁与高铁酸盐复合作用去除水中污染物的方法，其特征在于该方法按下列步骤实现：一、向待处理水体中投纳米零价铁，得到含有纳米零价铁的水体；二、搅拌含有纳米零价铁的水体，同时加入高铁酸盐进行反应；三、待反应结束后，对处理后的水体过滤，完成水体中污染物的去除。2.根据权利要求1所述的利用纳米零价铁与高铁酸盐复合作用去除水中污染物的方法，其特征在于步骤一所述的待处理水为饮用地表水、饮用地下水、生活污水或工业废水。3.根据权利要求1所述的利用纳米零价铁与高铁酸盐复合作用去除水中污染物的方法，其特征在于步骤一待处理水中的污染物为微量有机污染物、腐殖酸类有机污染物、富里酸类有机污染物、蛋白质类有机污染物或重金属污染物。4.根据权利要求1所述的利用纳米零价铁与高铁酸盐复合作用去除水中污染物的方法，其特征在于步骤二中高铁酸盐为高铁酸钾、高锰酸钠或两者的混合物。5.根据权利要求1所述的利用纳米零价铁与高铁酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：王浩，马军，王鲁，刘玉蕾，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23