聚合硫酸鐵凈水效果的影響因素

本文以廢鐵屑為原料制備了綠色無機(jī)凈水劑——聚合硫酸鐵，并對凈水性能進(jìn)行了研究。

1材料與方法

1.1儀器與藥品

儀器：燒杯、錐形瓶、玻璃棒、容量瓶、三角燒瓶、量筒、移液管、膠頭滴管、溫度計(jì)、洗耳球、酸式滴定管、布氏漏斗、抽濾機(jī)、電爐、坩堝、蒸發(fā)皿、鐵架臺、分析天平、烘箱、濁度計(jì)、磁力攪拌器。

藥品：鐵屑、鐵釘、碳酸鈉、高錳酸鉀、氯酸鉀、草酸、氨水、濃硫酸、pH試紙。

1.2聚合硫酸鐵的制備

(1)將3g鐵屑放入錐形瓶中，加入10mLNa2C03溶液(lOOg/L)，在電爐上小火加熱10min后，傾斜法除去堿液，用水把鐵屑沖洗至pH=6～7，將水倒凈。

(2)加入23mL3mol/L的H2S04，將小坩堝輕放在錐形瓶口上，水浴加熱20min，并不斷搖動錐形瓶，使鐵屑和H2S04反應(yīng)至不再有氣泡冒出為止。

(3)趁熱過濾，稱量未反應(yīng)的鐵屑重量，將濾液轉(zhuǎn)移至一蒸發(fā)皿中，保持濾液的pH=1左右。在濾液中放入一枚干凈鐵釘?shù)?，加熱蒸發(fā)至有較厚晶膜時(留有一定母液)，停止蒸發(fā)，水冷至室溫并抽濾，量取母液體積，以反應(yīng)掉的鐵計(jì)算產(chǎn)率。

(4)向燒瓶中依次加入3.5mL3mol/L的H2S04，lgFeS04·7H20，1mLKCl03(0.8gKCl03溶于10mL水)溶液和20mL水，于40～45℃下攪拌10min。

(5)在th內(nèi)將新制的11gFeS04·7H20分20次加入到反應(yīng)體系中，同時，在th內(nèi)將剩余的9mLKCl03溶液滴入到反應(yīng)體系中。反應(yīng)過程中要充分?jǐn)嚢?，并維持反應(yīng)溫度為40～45℃，較終得到的紅褐色粘稠液即為聚合硫酸鐵。

1.3聚合硫酸鐵的凈水試驗(yàn)

(1)在盛滿水的燒杯中加上一些黏土，攪拌數(shù)分鐘后，靜止數(shù)分鐘，讓黏土中的粗顆粒沉降。將上層的濁水分別轉(zhuǎn)移至3個燒杯，在濁水中加入聚合硫酸鐵溶液后，立即激烈攪拌5min，并靜止20min后，與未加凈水劑的濁水對比，并紀(jì)錄凈水劑的絮凝情況。

(2)以0濁度的水為相對零值，以未加凈水劑的水為相對值100，使用濁度計(jì)測量加了凈水劑的濁水的濁度。

1.4COD的測定(酸性高錳酸鉀法)

精密量取水樣50mL于錐形瓶，加入3mol/LH2S043mL，加入0.002mol/LKMn04溶液5mL(V1)，立刻加熱至沸，煮沸10mm后，冷卻至90℃以下，加入0.005mol/LH2C204標(biāo)準(zhǔn)溶液5mL，充分搖勻，溶液紅色褪去。用0.002mol/LKMn04溶液滴定，溶液呈穩(wěn)定的淺紅色(30s不褪)即為終點(diǎn)(終點(diǎn)時溫度不低于60℃)，記錄滴定體積(V2)。平行三次。

另取蒸餾水50mL代替水樣，體積為V3進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn)，計(jì)算空白值，校正分析結(jié)果。

2結(jié)果與討論

2.1pH值對聚合硫酸鐵凈水效果的影響

在pH值分別調(diào)為6、7、8、9，凈水劑為0.06mL，攪拌5min，靜置20min的條件下的影響見圖1。

由圖1可知，當(dāng)pH=6～8時，凈水效果逐漸變好，因?yàn)閜H小，聚合硫酸鐵會水解成Fe2+，使凈水效果不好，當(dāng)pH=8-9時，聚合硫酸鐵生成Fe(OH)3沉淀，導(dǎo)致凈水效果不好，所以在pH=8時的凈水效果較好。

2.2不同量的聚合硫酸鐵對凈水效果的影響

在pH=8，分別加入不同量的凈水劑，攪拌5min，靜置20min的條件下的凈水效果見圖2。由圖2可知，濁度值隨著凈水劑的量增大逐漸減小在緩慢增大，凈水劑為0.03mL時的凈水效果較佳。

2.3靜置時間對凈水效果的影響

在pH=8，凈水劑為0.03mL，攪拌5min，靜置不同時間對凈水效果的影響見圖3。

由圖3可知，當(dāng)t在5-60min的凈水效率是趨于穩(wěn)定，在60min后效果達(dá)到較佳，當(dāng)然隨著時間越久凈水效果越好。

2.4凈水前后的COD的比較

測得未處理污水的COD為8.848mg/L，測得凈水后的COD為0.5750mg/L?？芍酆狭蛩徼F可以大幅降低水中還原性物質(zhì)的含量。

3結(jié)論

pH、靜置時間、凈水劑用量對凈水劑的凈水效果有顯著影響。較佳的條件為：pH=8，凈水劑用量為0.03mL，靜止時間為1天，該條件下的濁度值可達(dá)到0.7以下，COD降到0.5750mg/L以下。