高铁酸钾氧化自絮凝处理实际化学镀镍废槽液
熊秀琴 , , 谢观生 , 余真 , 赖玲 , 邵鹏辉 , , 杨利明 , 石慧 , 罗旭彪
南昌航空大学环境与化学工程学院,江西 南昌 330063
Treatment of actual electroless nickel plating bath waste by potassium ferrate oxidation and self-flocculation
XIONG Xiuqin , , XIE Guansheng , YU Zhen , LAI Ling , SHAO Penghui , , YANG Liming , SHI Hui , LUO Xubiao
College of Environmental and Chemical Engineering,Nanchang Hangkong University,Nanchang 330063,China
收稿日期: 2022-03-09
基金资助:
国家杰出青年基金项目 . 52125002 国家自然科学基金青年项目 . 51908270 国家重点研发计划项目 . 2019YFC1907900
摘要
化学镀镍工艺广泛应用于工业生产领域,并产生大量废水。此类废水一般由预处理工艺废水、镀件清洗水、废镀液及其他废水组成,成分复杂,具有微生物毒性,如直接排放会对自然环境造成严重污染。采用高铁酸钾(K2 FeO4 )对含高浓度Ni和COD的化学镀镍废槽液进行处理,探讨K2 FeO4 浓度、废水初始pH对废水处理效果的影响。结果表明,K2 FeO4 最适浓度为5 mmol/L,最佳废水初始pH为3,对络合态Ni的破络效率最高可达99%,COD去除率最高达80%。超高效液相色谱-质谱(UPLC-MS)表征结果显示,废水中的Ni主要以苹果酸-Ni形态存在。K2 FeO4 处理化学镀镍废槽液的机理可能为:K2 FeO4 先与废水中的还原物质反应得到还原产物Fe(Ⅲ),再与Ni-有机络合物发生置换使Ni游离,同时,Fe(Ⅲ)的絮凝作用可降低废水的COD。
关键词:
K2 FeO4
;
化学镀镍槽液
;
破络合
Abstract
Electroless nickel plating process is widely used in industrial fields and generates a large amount of wastewater. This type of wastewater generally consists of pretreatment process wastewater, cleaning water, waste plating solution and other wastewater with complex composition and microbial toxicity, which will cause serious pollution to the natural environment if discharged directly. Potassium ferrate(K2 FeO4 ) was used to treat bath waste of electroless nickel plating containing high concentrations of Ni and COD. The effects of K2 FeO4 concentration and initial pH of wastewater on treatment were investigated. The results showed that the optimum concentration of K2 FeO4 was 5 mmol/L and the optimal initial pH of the wastewater was 3. The complex-breaking efficiency of K2 FeO4 was up to 99% for complexed Ni and the removal rate of COD was up to 80%. UPLC-MS characterization showed that Ni in the wastewater mainly existed in the form of malic acid-Ni. The reaction mechanism of K2 FeO4 for bath waste of electroless nickel plating may be as follows: K2 FeO4 reacts with the reducing substances in the wastewater to form reduction product Fe(Ⅲ), and then replaces with Ni-organic complex. Meanwhile, the flocculation effect of Fe(Ⅲ) can reduce COD of the wastewater.
Keywords:
potassium ferrate
;
electroless nickel plating bath
;
breaking complexation
本文引用格式
熊秀琴, 谢观生, 余真, 赖玲, 邵鹏辉, 杨利明, 石慧, 罗旭彪. 高铁酸钾氧化自絮凝处理实际化学镀镍废槽液 . 工业水处理 [J], 2022, 42(4): 78-83 doi:10.19965/j.cnki.iwt.2021-0688
XIONG Xiuqin. Treatment of actual electroless nickel plating bath waste by potassium ferrate oxidation and self-flocculation . Industrial Water Treatment [J], 2022, 42(4): 78-83 doi:10.19965/j.cnki.iwt.2021-0688
化学镀镍废槽液中含有高浓度的重金属镍、还原剂、稳定剂、光亮剂和COD等,会抑制生物处理中的微生物活性〔1 〕 ,若直接排放将对自然环境造成严重污染。《电镀污染物排放标准》(GB 21900—2008)中要求Ni和COD的排放质量浓度分别低于0.1、50 mg/L。但化学镀镍工艺中加入的某些药剂(如EDTA)可使有机物与Ni形成稳定性强的络合物,导致镀镍废水中的Ni难以通过传统方式(如吸附、离子交换、膜分离等)去除〔2 〕 。大部分研究者通过高级氧化技术产生的强氧化性自由基(如·OH)对重金属络合物进行氧化破络,现有技术包括Fenton氧化〔3 〕 、臭氧氧化〔4 〕 、光化学氧化〔5 〕 、电化学氧化〔6 〕 和光电催化氧化〔7 〕 等。然而这些氧化破络技术普遍存在一些问题:(1)氧化破络速度取决于·OH的产生速度;(2)对实际废水进行破络处理时忽略了COD的去除。因此有必要探索一种具备双重效果的高效氧化剂。
高铁酸钾(K2 FeO4 )是一种无机氧化剂,其电极电势较其他传统氧化剂要高〔8 〕 。而K2 FeO4 还原后的产物具有一定絮凝能力,可去除实际废水中的COD,处理过程中不会产生有害副产物〔9 -10 〕 。此外,使用K2 FeO4 进行水处理简单有效,无需改变现有工艺流程或增加大型设备〔11 〕 ,在废水处理领域具有很好的应用前景。笔者采用投加高铁酸盐及加碱沉淀法处理化学镀镍废槽液,研究了K2 FeO4 浓度、废水初始pH对处理效果的影响,同时探究了化学镀镍废槽液中的有机配体与处理化学镀镍废槽液的K2 FeO4 的反应机理。
1 实验部分
1.1 实验材料
K2 FeO4 、过硫酸钠(99.99%)、苹果酸,阿拉丁公司;双氧水(质量分数30%)、高锰酸钾(KMnO4 )、柠檬酸、柠檬酸铵、乙二胺四乙酸二钠(EDTA‑2Na)、硫酸镍(NiSO4 ),西陇科学股份有限公司;次氯酸钠(NaClO,活性氯质量分数6%~14%),上海易恩化学技术有限公司;除另有说明,其余试剂均为分析级或以上。钠型前处理小柱(IC-Na柱),月旭科技(上海)股份有限公司。
模拟废水由有机配体与重金属按物质的量比1∶1混合制得,用1 mol/L NaOH或H2 SO4 溶液调节pH。
实验废水取自吉安市某电镀厂化学镀镍工艺槽液,水质情况如表1 所示。
因化学镀镍槽液水质复杂,后续实验除特别说明,均使用稀释10倍的化学镀镍废槽液。
1.2 实验方法
(1)不同氧化剂对废水的处理实验。取相同浓度的不同氧化剂加入废水中进行搅拌,间隔1 h取样同时测定pH,6 h后结束实验,考察不同氧化剂对废水中络合态Ni的破络率和COD去除率。
(2)K2 FeO4 处理废水时的影响因素实验。采用控制变量法,分别改变K2 FeO4 浓度和废水初始pH,观察游离态Ni、络合态Ni、反应过程pH及COD去除率的变化情况。
1.3 分析方法
pH采用pHS-25酸度计(上海仪电科学仪器有限公司)测定;COD采用《水质化学需氧量的测定 重铬酸盐法》(HJ 8285—2017)测定;镍含量采用ContrAA700原子吸收分光光度计(德国JENA分析仪器公司)测定。采用U‑3100紫外-可见分光光度计(日本HITACHI公司)进行UV‑Vis吸收光谱扫描;采用电化学工作站(上海辰华仪器有限公司)测定循环伏安(CV)曲线。废水中的螯合剂采用G2‑Q‑Tof超高效液相质谱联用仪(UPLC‑MS,美国WATERS公司)测定,检测前稀释100倍,过活化后的Na柱,再过0.22 μm水系滤头,测试条件:流速0.2 mL/min,流动相A为体积分数0.1%的甲酸溶液,流动相B为纯甲醇,柱温35 ℃,检测波长254 nm,脱溶剂气为氮气,流速为600 L/h,脱溶剂气温度为450 °C,离子源为ESI,模式为正离子模式,温度为100 °C,碰撞电压设为2.5 kV,梯度洗脱,洗脱程序为0 min(90%A,10%B)、2 min(40%A,60%B)、9 min(100%B)、16 min(90%A,10%B)、17 min(90%A,10%B)。
2 结果与讨论
2.1 不同氧化剂对废水的处理效果
用50 mmol/L的H2 O2 、KMnO4 、Na2 S2 O8 、NaClO和K2 FeO4 氧化剂分别处理实验废水,结果如图1 所示。
图1
图1
不同氧化剂对废水的处理效果
(a)H2 O2 ;(b)KMnO4 ;(c)Na2 S2 O8 ;(d)NaClO;(e)K2 FeO4
Fig. 1
Treatment effects of different oxidants on wastewater
由图1 可以看出,H2 O2 和KMnO4 几乎没有破络效果,Na2 S2 O8 和NaClO具有一定破络效果,反应6 h时游离态Ni比例分别增至53.3%和65.2%。此外,NaClO对COD也有去除效果,COD降低45.5%。通过实验发现,加入NaClO后废水pH由4.86升到5.2,而加入其他氧化剂的废水pH直到反应结束均无太大变化。这是由于H2 O2 、Na2 S2 O8 溶于水呈弱酸性,KMnO4 呈中性,只有NaClO属于强碱弱酸盐,溶于水后呈碱性(N a C l O + H 2 O H C l O + N a O H )。NaClO生成的HClO可以氧化有机物〔12 〕 ,因此对COD有一定去除效果。
与上述4种氧化剂相比,K2 FeO4 的处理效果相当显著。K2 FeO4 加入废水后1 h,废水pH由4.61增至8.15,破络效率已达99%,远高于其他氧化剂。且经0.22 μm滤头过滤后COD残留量远远低于未过滤时的COD。分析认为K2 FeO4 中的Fe(Ⅴ)还原为Fe(Ⅲ),在碱性环境中形成具有絮凝作用的Fe(OH)3 胶体〔9 〕 ,能很好地去除废水中的COD〔10 〕 ,减少后续操作中絮凝剂的加入。
2.2 K2 FeO4 浓度的影响
在K2 FeO4 浓度为3、5、10、30 mmol/L的条件下,考察K2 FeO4 浓度对破络及COD去除效果的影响,结果见图2 。
图2
图2
K2 FeO4 浓度对废水处理效果的影响
(a)络合态Ni;(b)游离态Ni;(c)COD
Fig. 2
Treatment effect of K2 FeO4 concentration on wastewater
随着K2 FeO4 浓度的增加,反应速率常数逐渐增大。由图2 可见,游离态Ni呈快速增加趋势,络合态Ni相应降低,K2 FeO4 浓度为30 mmol/L时仅需20 min基本破络完全,破络率高达92.7%。但随着反应的进行,K2 FeO4 浓度增加对络合态Ni和游离态Ni含量的影响差异不大。此外,COD去除率也随K2 FeO4 浓度的增加而增大,K2 FeO4 分别为3、5、10、30 mmol/L时,对应的COD去除率为42.1%、70.0%、75.8%、79.7%。K2 FeO4 浓度增加后,增大了FeO4 2- 的碰撞概率,使得自分解速度加快〔13 〕 ,氧化絮凝作用增强。综合考虑反应时间、破络效率、COD去除率及处理成本,确定K2 FeO4 最佳浓度为5 mmol/L。
2.3 废水初始pH的影响
投加5 mmol/L K2 FeO4 ,调节废水初始pH分别为3、5、7、9,考察初始pH对K2 FeO4 处理废水效果的影响,结果见图3 。
图3
图3
初始pH对废水处理效果的影响
(a)游离态Ni;(b)络合态Ni;(c)COD
Fig. 3
Treatment effect of initial pH on wastewater
由图3 可见,初始pH为3时,反应10 min即基本破络完全,破络率高达96.6%。随着废水初始pH的增大,反应速率常数减小,COD去除率降低;但反应时间为1 h时,不同pH下络合态Ni与游离态Ni的含量差异不大。随着废水初始pH增大,OH- 浓度增加,K2 FeO4 的分解被抑制〔见式(1)〕〔14 〕 ;相反地,酸性条件会促进K2 FeO4 分解。综合考虑破络效率与COD去除率,确定废水最佳初始pH为3。
4 K 2 F e O 4 + 10 H 2 O 4 F e ( O H ) 3 ↓+ 3 O 2 ↑+8 K O H (1)
2.4 废水中Ni的形态分析
取稀释100倍的废水过Na柱后进行UPLC-MS测定,结果如图4 所示。
图4
图4
UPLC-MS谱图
(a)总离子流图;(b)苹果酸质谱图;(c)柠檬酸质谱图;(d)EDTA质谱图;(e)柠檬酸铵质谱图
Fig. 4
Spectra of UPLC-MS
在该废水中检测出苹果酸、柠檬酸、柠檬酸铵和EDTA等螯合剂,推测Ni可能的形态为苹果酸-Ni、柠檬酸-Ni、柠檬酸铵-Ni、EDTA-Ni。
为进一步判断废水中Ni的存在形态,取苹果酸-Ni、柠檬酸-Ni、柠檬酸铵-Ni、EDTA-Ni、NiSO4 的模拟配水以及化学镀镍废槽液,各自通过活化后的Na柱,逐次通过3次后测定Ni剩余量,结果如图5 (a)所示。
图5
图5
不同条件下模拟废水和废槽液的Ni去除情况
(a)过Na柱后Ni的剩余量;(b)投加K2 FeO4 后Ni去除率;(c)不同pH下废槽液的Ni去除率;(d)不同pH下苹果酸-Ni配水的Ni去除率
Fig. 5
Removal of Ni from simulated wastewater and bath waste under different conditions
图5 (a)中,只有苹果酸-Ni、柠檬酸-Ni、NiSO4 过Na柱后的Ni残留浓度与废槽液相似;柠檬酸铵-Ni仅部分去除,EDTA-Ni去除不明显。初步判断废槽液中Ni主要以苹果酸-Ni、柠檬酸-Ni和NiSO4 的形态存在。取不同形态的含Ni模拟配水与5 mmol/L K2 FeO4 反应,考察Ni的去除效果,结果见图5 (b)。发现仅苹果酸-Ni配水的Ni去除率与废槽液相似,其他形态配水的Ni去除率很低,因此判断废槽液中的Ni主要以苹果酸-Ni形态存在。
取废槽液与苹果酸-Ni配水,调节pH为1、3、5、7、9、11、13,测定Ni含量变化,如图5 (c)、(d)所示。实验结果进一步证实废槽液主要含有苹果酸-Ni,还有少量EDTA-Ni、柠檬酸铵-Ni、柠檬酸-Ni。
UPLC-MS测样前会过Na柱,而Na柱相当于阳离子交换膜,可截留重金属离子〔15 〕 。苹果酸-Ni过Na柱后大部分被截留,而EDTA-Ni不被截留,可能是由于苹果酸的络合能力较弱〔16 〕 。因此图5 (a)中EDTA含量最高,苹果酸含量相对较低,与上述结论一致。
2.5 反应机理探究
综上可知废槽液中的Ni主要为苹果酸-Ni,因此用苹果酸-Ni研究K2 FeO4 的反应机理。Zhao JIANG等〔17 〕 采用Fe(Ⅲ)/UV/NaOH组合工艺中的Fe(Ⅲ)取代羧基配合物中的Ni,释放自由Ni离子,形成Fe(Ⅲ)-羧基配合物。鉴于苹果酸也属于羧基配合物,推测苹果酸-Ni与K2 FeO4 可发生类似反应。
取K2 FeO4 分别与废槽液、苹果酸-Ni模拟配水反应,通过UV-Vis检测反应过程中的物质变化情况,结果如图6 (a)、(b)所示。
图6
图6
UV-Vis谱图及CV曲线
(a)废槽液与K2 FeO4 反应;(b)苹果酸-Ni与K2 FeO4 反应;(c)苹果酸-Ni与Fe2 (SO4 )3 反应的CV曲线
Fig. 6
UV-Vis spectrum and CV curve
图6 (a)中,216 nm处的峰值逐渐向207 nm处偏移,对应Ni-有机络合物转化为Fe-有机络合物;图6 (b)中190 nm处的峰值逐渐向203 nm处偏移,对应苹果酸-Ni转化为苹果酸-Fe同时释放Ni2+ 的过程(铁离子与羧基的结合能力更强〔18 〕 )。因此,初步判断K2 FeO4 与苹果酸-Ni发生了置换反应。
为进一步验证反应机理,采用循环伏安法测定各状态下的CV曲线,结果如图6 (c)所示。未加入Fe2 (SO4 )3 时苹果酸-Ni只在-0.50 V处有极弱还原峰;加入Fe2 (SO4 )3 后,0.35、-0.50 V处分别出现还原峰,且此时-0.50 V处的还原峰电流强度明显大于未加Fe2 (SO4 )3 时的还原峰电流强度。由Fe2 (SO4 )3 和NiSO4 的CV曲线可知,2个峰分别对应Fe和Ni。同时,随着Fe2 (SO4 )3 投加量的增大,2个还原峰的电流随之增加,即游离Ni浓度增加,说明Fe(Ⅲ)通过置换反应使苹果酸-Ni中的Ni发生游离。
K2 FeO4 处理化学镀镍废槽液的机理为:K2 FeO4 先与废水中的还原物质反应得到还原产物Fe(Ⅲ),再通过置换Ni-有机络合物中的Ni而使Ni游离;同时,Fe(Ⅲ)的絮凝作用降低废水中的COD〔10 〕 ,如式(2)~式(4)所示。
F e O 4 2 - + 8 H + + 3 e - F e 3 + + 4 H 2 O (2)
F e 3 + + 苹 果 酸 - N i 苹 果 酸 - F e + N i 2 + (3)
F e 3 + + 3 O H - F e ( O H ) 3 (胶体)(4)
3 结论
(1)针对化学镀镍废槽液含高浓度络合态Ni和COD的特点,采用高铁酸盐使Ni游离出来,同时降低COD,验证了K2 FeO4 处理化学镀镍废槽液的可行性。K2 FeO4 处理化学镀镍废槽液的最佳浓度为5 mmol/L,最佳pH为3,对络合态Ni的破络率最高可达99%,对COD的去除率最高可达80%。
(2)该化学镀镍废槽液中的Ni主要为弱络合态的苹果酸-Ni。对于弱络合态化学镀镍废水,可采用高铁酸钾氧化自絮凝处理。
(3)K2 FeO4 处理废槽液的机理为:K2 FeO4 先与废水中的还原物质反应,还原产物Fe(Ⅲ)置换Ni-有机配体中的Ni,Fe(Ⅲ)的自絮凝作用可降低废水的COD。
(4)化学镀镍废槽液水量不大,可考虑对该废液进行简单氧化-自絮凝预处理,随后直接与清洗废水混合进入原有清洗水处理系统。构建化学镀镍废水一体化处理工艺,具有设备投入成本低、预处理单元兼容性强、运行简单方便的特点,同时也可解决传统MVR设备成本高等问题。
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2018
... 化学镀镍废槽液中含有高浓度的重金属镍、还原剂、稳定剂、光亮剂和COD等,会抑制生物处理中的微生物活性〔1 〕 ,若直接排放将对自然环境造成严重污染.《电镀污染物排放标准》(GB 21900—2008)中要求Ni和COD的排放质量浓度分别低于0.1、50 mg/L.但化学镀镍工艺中加入的某些药剂(如EDTA)可使有机物与Ni形成稳定性强的络合物,导致镀镍废水中的Ni难以通过传统方式(如吸附、离子交换、膜分离等)去除〔2 〕 .大部分研究者通过高级氧化技术产生的强氧化性自由基(如·OH)对重金属络合物进行氧化破络,现有技术包括Fenton氧化〔3 〕 、臭氧氧化〔4 〕 、光化学氧化〔5 〕 、电化学氧化〔6 〕 和光电催化氧化〔7 〕 等.然而这些氧化破络技术普遍存在一些问题:(1)氧化破络速度取决于·OH的产生速度;(2)对实际废水进行破络处理时忽略了COD的去除.因此有必要探索一种具备双重效果的高效氧化剂. ...
Coupled Cu(Ⅱ)?EDTA degradation and Cu(Ⅱ) removal from acidic wastewater by ozonation:Performance, products and pathways
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2016
... 化学镀镍废槽液中含有高浓度的重金属镍、还原剂、稳定剂、光亮剂和COD等,会抑制生物处理中的微生物活性〔1 〕 ,若直接排放将对自然环境造成严重污染.《电镀污染物排放标准》(GB 21900—2008)中要求Ni和COD的排放质量浓度分别低于0.1、50 mg/L.但化学镀镍工艺中加入的某些药剂(如EDTA)可使有机物与Ni形成稳定性强的络合物,导致镀镍废水中的Ni难以通过传统方式(如吸附、离子交换、膜分离等)去除〔2 〕 .大部分研究者通过高级氧化技术产生的强氧化性自由基(如·OH)对重金属络合物进行氧化破络,现有技术包括Fenton氧化〔3 〕 、臭氧氧化〔4 〕 、光化学氧化〔5 〕 、电化学氧化〔6 〕 和光电催化氧化〔7 〕 等.然而这些氧化破络技术普遍存在一些问题:(1)氧化破络速度取决于·OH的产生速度;(2)对实际废水进行破络处理时忽略了COD的去除.因此有必要探索一种具备双重效果的高效氧化剂. ...
Green approach for photocatalytic Cu(Ⅱ)?EDTA degradation over TiO2 :Toward environmental sustainability
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2015
... 化学镀镍废槽液中含有高浓度的重金属镍、还原剂、稳定剂、光亮剂和COD等,会抑制生物处理中的微生物活性〔1 〕 ,若直接排放将对自然环境造成严重污染.《电镀污染物排放标准》(GB 21900—2008)中要求Ni和COD的排放质量浓度分别低于0.1、50 mg/L.但化学镀镍工艺中加入的某些药剂(如EDTA)可使有机物与Ni形成稳定性强的络合物,导致镀镍废水中的Ni难以通过传统方式(如吸附、离子交换、膜分离等)去除〔2 〕 .大部分研究者通过高级氧化技术产生的强氧化性自由基(如·OH)对重金属络合物进行氧化破络,现有技术包括Fenton氧化〔3 〕 、臭氧氧化〔4 〕 、光化学氧化〔5 〕 、电化学氧化〔6 〕 和光电催化氧化〔7 〕 等.然而这些氧化破络技术普遍存在一些问题:(1)氧化破络速度取决于·OH的产生速度;(2)对实际废水进行破络处理时忽略了COD的去除.因此有必要探索一种具备双重效果的高效氧化剂. ...
Self?enhanced de complexation of Cu?organic complexes and Cu recovery from wastewaters using an electrochemical membrane filtration system
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2021
... 化学镀镍废槽液中含有高浓度的重金属镍、还原剂、稳定剂、光亮剂和COD等,会抑制生物处理中的微生物活性〔1 〕 ,若直接排放将对自然环境造成严重污染.《电镀污染物排放标准》(GB 21900—2008)中要求Ni和COD的排放质量浓度分别低于0.1、50 mg/L.但化学镀镍工艺中加入的某些药剂(如EDTA)可使有机物与Ni形成稳定性强的络合物,导致镀镍废水中的Ni难以通过传统方式(如吸附、离子交换、膜分离等)去除〔2 〕 .大部分研究者通过高级氧化技术产生的强氧化性自由基(如·OH)对重金属络合物进行氧化破络,现有技术包括Fenton氧化〔3 〕 、臭氧氧化〔4 〕 、光化学氧化〔5 〕 、电化学氧化〔6 〕 和光电催化氧化〔7 〕 等.然而这些氧化破络技术普遍存在一些问题:(1)氧化破络速度取决于·OH的产生速度;(2)对实际废水进行破络处理时忽略了COD的去除.因此有必要探索一种具备双重效果的高效氧化剂. ...
Photoelectrocatalytic oxidation of Cu(Ⅱ)-EDTA at the TiO2 electrode and simultaneous recovery of Cu(Ⅱ) by electrodeposition
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2013
... 化学镀镍废槽液中含有高浓度的重金属镍、还原剂、稳定剂、光亮剂和COD等,会抑制生物处理中的微生物活性〔1 〕 ,若直接排放将对自然环境造成严重污染.《电镀污染物排放标准》(GB 21900—2008)中要求Ni和COD的排放质量浓度分别低于0.1、50 mg/L.但化学镀镍工艺中加入的某些药剂(如EDTA)可使有机物与Ni形成稳定性强的络合物,导致镀镍废水中的Ni难以通过传统方式(如吸附、离子交换、膜分离等)去除〔2 〕 .大部分研究者通过高级氧化技术产生的强氧化性自由基(如·OH)对重金属络合物进行氧化破络,现有技术包括Fenton氧化〔3 〕 、臭氧氧化〔4 〕 、光化学氧化〔5 〕 、电化学氧化〔6 〕 和光电催化氧化〔7 〕 等.然而这些氧化破络技术普遍存在一些问题:(1)氧化破络速度取决于·OH的产生速度;(2)对实际废水进行破络处理时忽略了COD的去除.因此有必要探索一种具备双重效果的高效氧化剂. ...
Using a strong chemical oxidant, potassium ferrate (K2 FeO4 ), in waste activated sludge treatment:A review
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2020
... 高铁酸钾(K2 FeO4 )是一种无机氧化剂,其电极电势较其他传统氧化剂要高〔8 〕 .而K2 FeO4 还原后的产物具有一定絮凝能力,可去除实际废水中的COD,处理过程中不会产生有害副产物〔9 -10 〕 .此外,使用K2 FeO4 进行水处理简单有效,无需改变现有工艺流程或增加大型设备〔11 〕 ,在废水处理领域具有很好的应用前景.笔者采用投加高铁酸盐及加碱沉淀法处理化学镀镍废槽液,研究了K2 FeO4 浓度、废水初始pH对处理效果的影响,同时探究了化学镀镍废槽液中的有机配体与处理化学镀镍废槽液的K2 FeO4 的反应机理. ...
Reaction of ferrate(Ⅵ) with ABTS and self?decay of ferrate(Ⅵ):Kinetics and mechanisms
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2014
... 高铁酸钾(K2 FeO4 )是一种无机氧化剂,其电极电势较其他传统氧化剂要高〔8 〕 .而K2 FeO4 还原后的产物具有一定絮凝能力,可去除实际废水中的COD,处理过程中不会产生有害副产物〔9 -10 〕 .此外,使用K2 FeO4 进行水处理简单有效,无需改变现有工艺流程或增加大型设备〔11 〕 ,在废水处理领域具有很好的应用前景.笔者采用投加高铁酸盐及加碱沉淀法处理化学镀镍废槽液,研究了K2 FeO4 浓度、废水初始pH对处理效果的影响,同时探究了化学镀镍废槽液中的有机配体与处理化学镀镍废槽液的K2 FeO4 的反应机理. ...
... 与上述4种氧化剂相比,K2 FeO4 的处理效果相当显著.K2 FeO4 加入废水后1 h,废水pH由4.61增至8.15,破络效率已达99%,远高于其他氧化剂.且经0.22 μm滤头过滤后COD残留量远远低于未过滤时的COD.分析认为K2 FeO4 中的Fe(Ⅴ)还原为Fe(Ⅲ),在碱性环境中形成具有絮凝作用的Fe(OH)3 胶体〔9 〕 ,能很好地去除废水中的COD〔10 〕 ,减少后续操作中絮凝剂的加入. ...
Treatment of polysilicon production wastewater by ferrate(Ⅵ) microcapsule oxidation and biological aerated biofilter
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2019
... 高铁酸钾(K2 FeO4 )是一种无机氧化剂,其电极电势较其他传统氧化剂要高〔8 〕 .而K2 FeO4 还原后的产物具有一定絮凝能力,可去除实际废水中的COD,处理过程中不会产生有害副产物〔9 -10 〕 .此外,使用K2 FeO4 进行水处理简单有效,无需改变现有工艺流程或增加大型设备〔11 〕 ,在废水处理领域具有很好的应用前景.笔者采用投加高铁酸盐及加碱沉淀法处理化学镀镍废槽液,研究了K2 FeO4 浓度、废水初始pH对处理效果的影响,同时探究了化学镀镍废槽液中的有机配体与处理化学镀镍废槽液的K2 FeO4 的反应机理. ...
... 与上述4种氧化剂相比,K2 FeO4 的处理效果相当显著.K2 FeO4 加入废水后1 h,废水pH由4.61增至8.15,破络效率已达99%,远高于其他氧化剂.且经0.22 μm滤头过滤后COD残留量远远低于未过滤时的COD.分析认为K2 FeO4 中的Fe(Ⅴ)还原为Fe(Ⅲ),在碱性环境中形成具有絮凝作用的Fe(OH)3 胶体〔9 〕 ,能很好地去除废水中的COD〔10 〕 ,减少后续操作中絮凝剂的加入. ...
... K2 FeO4 处理化学镀镍废槽液的机理为:K2 FeO4 先与废水中的还原物质反应得到还原产物Fe(Ⅲ),再通过置换Ni-有机络合物中的Ni而使Ni游离;同时,Fe(Ⅲ)的絮凝作用降低废水中的COD〔10 〕 ,如式(2)~式(4) 所示. ...
Green ferrate(Ⅵ) for multiple treatments of fracturing wastewater:Demulsification, visbreaking, and chemical oxygen demand removal
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2019
... 高铁酸钾(K2 FeO4 )是一种无机氧化剂,其电极电势较其他传统氧化剂要高〔8 〕 .而K2 FeO4 还原后的产物具有一定絮凝能力,可去除实际废水中的COD,处理过程中不会产生有害副产物〔9 -10 〕 .此外,使用K2 FeO4 进行水处理简单有效,无需改变现有工艺流程或增加大型设备〔11 〕 ,在废水处理领域具有很好的应用前景.笔者采用投加高铁酸盐及加碱沉淀法处理化学镀镍废槽液,研究了K2 FeO4 浓度、废水初始pH对处理效果的影响,同时探究了化学镀镍废槽液中的有机配体与处理化学镀镍废槽液的K2 FeO4 的反应机理. ...
Removal of arsenic from flue gas by using NaClO solution
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2017
... 由图1 可以看出,H2 O2 和KMnO4 几乎没有破络效果,Na2 S2 O8 和NaClO具有一定破络效果,反应6 h时游离态Ni比例分别增至53.3%和65.2%.此外,NaClO对COD也有去除效果,COD降低45.5%.通过实验发现,加入NaClO后废水pH由4.86升到5.2,而加入其他氧化剂的废水pH直到反应结束均无太大变化.这是由于H2 O2 、Na2 S2 O8 溶于水呈弱酸性,KMnO4 呈中性,只有NaClO属于强碱弱酸盐,溶于水后呈碱性(N a C l O + H 2 O H C l O + N a O H ).NaClO生成的HClO可以氧化有机物〔12 〕 ,因此对COD有一定去除效果. ...
高铁酸钾同步去除水中铜、镉和磷的氧化絮凝特性研究
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2020
... 随着K2 FeO4 浓度的增加,反应速率常数逐渐增大.由图2 可见,游离态Ni呈快速增加趋势,络合态Ni相应降低,K2 FeO4 浓度为30 mmol/L时仅需20 min基本破络完全,破络率高达92.7%.但随着反应的进行,K2 FeO4 浓度增加对络合态Ni和游离态Ni含量的影响差异不大.此外,COD去除率也随K2 FeO4 浓度的增加而增大,K2 FeO4 分别为3、5、10、30 mmol/L时,对应的COD去除率为42.1%、70.0%、75.8%、79.7%.K2 FeO4 浓度增加后,增大了FeO4 2- 的碰撞概率,使得自分解速度加快〔13 〕 ,氧化絮凝作用增强.综合考虑反应时间、破络效率、COD去除率及处理成本,确定K2 FeO4 最佳浓度为5 mmol/L. ...
高铁酸钾同步去除水中铜、镉和磷的氧化絮凝特性研究
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2020
... 随着K2 FeO4 浓度的增加,反应速率常数逐渐增大.由图2 可见,游离态Ni呈快速增加趋势,络合态Ni相应降低,K2 FeO4 浓度为30 mmol/L时仅需20 min基本破络完全,破络率高达92.7%.但随着反应的进行,K2 FeO4 浓度增加对络合态Ni和游离态Ni含量的影响差异不大.此外,COD去除率也随K2 FeO4 浓度的增加而增大,K2 FeO4 分别为3、5、10、30 mmol/L时,对应的COD去除率为42.1%、70.0%、75.8%、79.7%.K2 FeO4 浓度增加后,增大了FeO4 2- 的碰撞概率,使得自分解速度加快〔13 〕 ,氧化絮凝作用增强.综合考虑反应时间、破络效率、COD去除率及处理成本,确定K2 FeO4 最佳浓度为5 mmol/L. ...
Enhancing oxidative capability of ferrate(Ⅵ) for oxidative destruction of phenol in water through intercalation of ferrate(Ⅵ) into layered double hydroxide
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2019
... 由图3 可见,初始pH为3时,反应10 min即基本破络完全,破络率高达96.6%.随着废水初始pH的增大,反应速率常数减小,COD去除率降低;但反应时间为1 h时,不同pH下络合态Ni与游离态Ni的含量差异不大.随着废水初始pH增大,OH- 浓度增加,K2 FeO4 的分解被抑制〔见式(1) 〕〔14 〕 ;相反地,酸性条件会促进K2 FeO4 分解.综合考虑破络效率与COD去除率,确定废水最佳初始pH为3. ...
离子色谱法测定糖蜜样品中氯离子、硫酸根和硝酸根含量
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2020
... UPLC-MS测样前会过Na柱,而Na柱相当于阳离子交换膜,可截留重金属离子〔15 〕 .苹果酸-Ni过Na柱后大部分被截留,而EDTA-Ni不被截留,可能是由于苹果酸的络合能力较弱〔16 〕 .因此图5 (a)中EDTA含量最高,苹果酸含量相对较低,与上述结论一致. ...
离子色谱法测定糖蜜样品中氯离子、硫酸根和硝酸根含量
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2020
... UPLC-MS测样前会过Na柱,而Na柱相当于阳离子交换膜,可截留重金属离子〔15 〕 .苹果酸-Ni过Na柱后大部分被截留,而EDTA-Ni不被截留,可能是由于苹果酸的络合能力较弱〔16 〕 .因此图5 (a)中EDTA含量最高,苹果酸含量相对较低,与上述结论一致. ...
酸性土壤上植物应对铝胁迫的过程与机制
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2013
... UPLC-MS测样前会过Na柱,而Na柱相当于阳离子交换膜,可截留重金属离子〔15 〕 .苹果酸-Ni过Na柱后大部分被截留,而EDTA-Ni不被截留,可能是由于苹果酸的络合能力较弱〔16 〕 .因此图5 (a)中EDTA含量最高,苹果酸含量相对较低,与上述结论一致. ...
酸性土壤上植物应对铝胁迫的过程与机制
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2013
... UPLC-MS测样前会过Na柱,而Na柱相当于阳离子交换膜,可截留重金属离子〔15 〕 .苹果酸-Ni过Na柱后大部分被截留,而EDTA-Ni不被截留,可能是由于苹果酸的络合能力较弱〔16 〕 .因此图5 (a)中EDTA含量最高,苹果酸含量相对较低,与上述结论一致. ...
Validation of a combined Fe(Ⅲ)/UV/NaOH process for efficient removal of carboxyl complexed Ni from synthetic and authentic effluents
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2019
... 综上可知废槽液中的Ni主要为苹果酸-Ni,因此用苹果酸-Ni研究K2 FeO4 的反应机理.Zhao JIANG等〔17 〕 采用Fe(Ⅲ)/UV/NaOH组合工艺中的Fe(Ⅲ)取代羧基配合物中的Ni,释放自由Ni离子,形成Fe(Ⅲ)-羧基配合物.鉴于苹果酸也属于羧基配合物,推测苹果酸-Ni与K2 FeO4 可发生类似反应. ...
A new combined process for efficient removal of Cu(Ⅱ) organic complexes from wastewater:Fe(Ⅲ) displacement/UV degradation/alkaline precipitation
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2015
... 图6 (a)中,216 nm处的峰值逐渐向207 nm处偏移,对应Ni-有机络合物转化为Fe-有机络合物;图6 (b)中190 nm处的峰值逐渐向203 nm处偏移,对应苹果酸-Ni转化为苹果酸-Fe同时释放Ni2+ 的过程(铁离子与羧基的结合能力更强〔18 〕 ).因此,初步判断K2 FeO4 与苹果酸-Ni发生了置换反应. ...