一种钙源协同黏土颗粒物强化高铁酸盐去除水中有机污染物的方法技术

本发明专利技术涉及水处理技术领域，具体涉及一种钙源协同黏土颗粒物强化高铁酸盐（K2FeO4）去除水中有机污染物的方法，以解决碱性条件下高铁酸盐氧化性低及其碱性废水中有机污染物去除率低的问题。该方法的具体步骤为：向含有机污染物的碱性废水中投加钙源、黏土颗粒物、高铁酸盐，依次快速、中速、慢速搅拌反应，从而完成钙源协同黏土颗粒物强化高铁酸盐去除碱性废水中的有机污染物。本发明专利技术所述的高铁酸盐作为一种强氧化剂兼絮凝剂，钙源协同黏土颗粒物提升高铁酸盐氧化性和混凝性，对有机污染物的去除率显著提高。去除率显著提高。去除率显著提高。

【技术实现步骤摘要】
一种钙源协同黏土颗粒物强化高铁酸盐去除水中有机污染物的方法


[0001]本专利技术属于水处理
，具体涉及一种钙源协同黏土颗粒物强化高铁酸盐去除水中有机污染物的方法，可应用于微污染饮用水处理、生活污水深度处理及工业废水处理。

技术介绍

[0002]水是人类赖以生存的生命之源，是社会发展的命脉。优质水资源日益短缺，水环境正面临着前所未有的巨大挑战。其中，各类结构复杂的新型有机污染物、频繁爆发的蓝藻水华以及高浓度的重金属等更是引起了广泛的关注。这些污染物具有一定的生物积累性以及致畸、致癌、致突变的“三致”作用，它们会通过食物链不断富集，最终对人类健康造成极大的威胁。因此，新型、高效的水处理技术的开发和应用日益成为广大科技工作者关注的焦点。
[0003]高铁酸盐是一种集氧化、吸附、混凝、消毒等功能于一体的绿色水处理药剂，具有氧化能力强、反应活性高、易絮凝等多种优点。与高锰酸钾相比，无重金属污染；与次氯酸盐相比，不会产生氯代消毒副产物；与臭氧相比，不会与溴离子反应生成具有潜在致癌能力的溴酸盐。相关研究报道，中性或弱酸性条件下，高铁酸盐不但可以快速灭活微生物，而且可快速氧化难降解的有机污染物，不会产生二次污染物。但高铁酸盐的氧化性受水体中pH影响：高铁酸盐的氧化还原电位随着pH升高而降低，酸性条件下高铁酸盐的氧化还原电位大约 2.2V，而碱性条件下高铁酸盐的氧化还原电位降低至0.70V。同酸性条件或中性条件相比，碱性条件下高铁酸盐氧化能力受限，无法满足人类对污染水体净化的预期效果。
[0004]公开号为CN112441805B的专利文献公开了一种利用高铁酸盐制备强化除磷及COD滤料的方法。该方法利用混凝土砌块废料，结合水泥、粉煤灰、石灰、石膏、造孔剂等组分，加上高铁酸盐溶液，利用蒸压技术制备滤料。该方法将石膏、混凝土废料等钙源与高铁酸盐溶液混合均匀，高温加热制备滤料，里边的水分子和钙离子必定会加速高铁酸盐向羟基铁氧化物分解转化，大大降低高铁酸盐有效性。同时该方法利用混凝土废料、粉煤灰等材料用于制备滤料可能存在一定的环境污染性，不能用于微污染水源处理。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种钙源协同黏土颗粒物强化高铁酸盐高效去除水中有机污染物的水处理方法，以解决现有技术中高铁酸盐氧化法受水中pH影响大，反应物种活性低，导致的高铁酸盐投加量大的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案来实现。
[0007]一种钙源协同黏土颗粒物强化高铁酸盐去除水中有机污染物的水处理方法，包括以下步骤，向含有有机污染物的碱性水源水中投加1
‑
50mg/L钙源、1
‑
50mg/L黏土颗粒物、1
‑
100mg/L 高铁酸盐，依次快速(200
‑
300rpm)搅拌0.5
‑
1min、中速(100
‑
150rpm)搅拌2
‑
5min、
慢速 (50
‑
100rpm)搅拌10
‑
30min，然后静止沉淀30
‑
60min，完成钙源协同黏土颗粒物强化高铁酸盐去除水中的有机污染物。
[0008]其中，所述的钙源为溶解态钙、微溶态钙、难溶态钙中的一种或两种或两种以上的混合物；所述溶解态钙包括氯化钙、硫酸钙或氢氧化钙，所述难溶态钙包括碳酸钙。黏土颗粒物为高岭土、膨润土、水滑石中的一种或两种或两种以上的混合物。高铁酸盐为高铁酸钾、高铁酸钠中的一种或两种的混合物。
[0009]本专利技术所述的高铁酸盐本身作为一种强氧化剂，能选择性地氧化微污染物。引入钙源可以强化高铁酸盐的氧化作用，加速有机物污染物的去除效率。首先，碱性条件下一个钙和两个高铁酸根离子形成一个不稳定的架桥络合物，具有较强的氧化性，可直接攻击有机物污染物；其次，该架桥络合物自身分解，转化为四价态的络合物及氧气分子，进一步氧化降解有机污染物；最后，上述架桥络合物均转化为羟基铁氧化物，以絮体形式存在于水体中。反应过程如下所示：
[0010][0011]{Ca[FeO4]2}2‑
→
{Ca[FeO3]2}2‑
+O2ꢀꢀꢀ
(2)
[0012][0013][0014][0015]该利用钙源协同黏土颗粒物强化高铁酸盐去除水中有机污染物的方法相比于高铁酸盐单独氧化对污染物的去除率提高了50％
‑
60％。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有以下特点：
[0017]1)本专利技术利用钙源协同黏土颗粒物强化高铁酸盐的水处理技术可与超滤、过滤技术相结合形成短流程饮用水处理工艺；可用于工业废水的深度处理，进一步去除工业废水中的磷酸根、EDTA(乙二胺四乙酸)等。
[0018]2)本专利技术提供的水处理方法操作简单，该方法集多个水处理流程为一体，所需构筑物的占地面积小，操作成本低，具有重要的经济意义和较高的工程应用价值。
[0019]3)本专利技术中原位生成Fe(IV)浓度比单独的高铁酸盐氧化体系中Fe(IV)浓度高，污染物的去除速率更快。
[0020]4)本专利技术中黏土颗粒物具吸附和混凝的作用，可显著提高污染物的去除率；引入的钙源无毒无害，不会产生二次污染。
附图说明
[0021]图1为碱性水体环境(pH 9
‑
10)中低浓度天然有机物去除过程变化的测试结果图：其中， (a)为TOC浓度变化曲线图；(b)为Ca浓度和Fe浓度变化曲线图。(天然有机物浓度：10.3mg/L；高铁酸盐的投加量：0.2mM；Ca含量：0
‑
0.75mM；黏土颗粒物浓度：50mg/L)
[0022]图2为碱性水环境中天然有机物分子量的变化曲线图。(天然有机物浓度：10.3mg/L；高铁酸盐的投加量：0.2mM；Ca含量：0
‑
0.75mM；黏土颗粒物浓度：50mg/L)
[0023]图3为碱性水体环境(pH 9
‑
10)中高浓度天然有机物去除过程的测试结果图：其中，(a) 为TOC浓度变化曲线图；(b)为Ca浓度和Fe浓度变化曲线图。(天然有机物浓度：
20.6mg/L；高铁酸盐的投加量：0.2mM；Ca含量：0
‑
0.75mM；黏土颗粒物浓度：50mg/L)
[0024]图4为碱性水环境中不同浓度的天然有机物去除后絮体结构FTIR表征曲线图。(高铁酸盐的投加量：0.2mM；黏土颗粒物浓度：50mg/L；天然有机物浓度：0
‑
20mg/L；Ca含量：0.75mM)
[0025]图5为碱性水环境中EDTA去除效果图。(高铁酸盐的投加量：1mM；Ca含量：0
‑
1.0mM； EDTA：0.1mM；黏土颗粒物：50mg/L)
[0026]图6为碱性水环境中EDTA和EDTA
‑
Ca去除效果对比图。(高铁酸盐的投加量：1m本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1. 一种钙源协同黏土颗粒物强化高铁酸盐去除水中有机污染物的方法，其特征在于，包括以下步骤：向含有有机污染物的碱性水源水中投加1
‑
50mg/L钙源、1
‑
50mg/L黏土颗粒物、1
‑
100mg/L 高铁酸盐，先以200
‑
300rpm的速度快速搅拌0.5
‑
1min，然后以100
‑
150rpm的速度中速搅拌2
‑
5min，再以50
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100rpm的速度慢速搅拌10
‑
30min，最后静止沉淀30
‑
60min，完成钙源协同黏土颗粒物强化高铁酸盐去除水中的有机污染物。2.根据权利要求1所述的钙源协同黏土颗粒物强化高铁酸盐去除水中有机污染物的方法，其特征在于，所述的高铁酸盐包括高铁酸钾或高铁酸钠。3.根据权利要求1所述的钙源协同黏土颗粒物强化高铁酸盐去除水中有机污染物的方法，其特征在于，所述的钙源包括溶解态钙、微溶态钙、难溶态钙中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的钙源协同黏土颗粒物强化高铁酸盐去除水中有机污染物的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文涛，李杨，钟润生，郭建宁，肖峰，
申请(专利权)人：深圳信息职业技术学院，
类型：发明
国别省市：