高鐵酸鹽預氧化技術在飲用水處理中的應用
我(wo)(wo)國目(mu)前(qian)六大水(shui)系中有80%的(de)(de)水(shui)域(yu)受(shou)到污染(ran)，39%的(de)(de)水(shui)源已不(bu)能(neng)(neng)滿足地面水(shui)環境(jing)質量(liang)(liang)Ⅲ類標(biao)準，湖(hu)泊(bo)、水(shui)庫水(shui)富營養化(hua)程(cheng)度(du)不(bu)斷(duan)加劇。針對(dui)(dui)這種(zhong)狀況和(he)常(chang)規處理(li)工(gong)藝的(de)(de)不(bu)足，各種(zhong)飲(yin)用(yong)水(shui)預氧(yang)(yang)(yang)化(hua)技(ji)術應運而生(sheng)(sheng)。但目(mu)前(qian)常(chang)見的(de)(de)，包括氯氣(qi)、二(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)氯、臭氧(yang)(yang)(yang)預氧(yang)(yang)(yang)化(hua)技(ji)術均存(cun)在(zai)(zai)(zai)易于(yu)生(sheng)(sheng)成有毒或致癌副產(chan)(chan)(chan)物的(de)(de)問(wen)題(ti)；高(gao)(gao)錳(meng)酸(suan)鉀雖(sui)然(ran)不(bu)存(cun)在(zai)(zai)(zai)上述(shu)問(wen)題(ti)，但需要(yao)嚴格控制(zhi)(zhi)用(yong)量(liang)(liang)，否則(ze)容(rong)易造成出水(shui)色度(du)和(he)錳(meng)含量(liang)(liang)超標(biao)[1]，因此急需尋(xun)求(qiu)一(yi)(yi)種(zhong)高(gao)(gao)效無(wu)害的(de)(de)預氧(yang)(yang)(yang)化(hua)劑，而高(gao)(gao)鐵酸(suan)鹽(yan)(yan)作為(wei)一(yi)(yi)種(zhong)環境(jing)友(you)好型的(de)(de)多(duo)功能(neng)(neng)水(shui)處理(li)藥(yao)劑，越(yue)來越(yue)多(duo)的(de)(de)引(yin)起了人們(men)的(de)(de)關(guan)注。早在(zai)(zai)(zai)20 世紀(ji)70 年代歐美(mei)等發達國家就開始了對(dui)(dui)高(gao)(gao)鐵酸(suan)鹽(yan)(yan)凈水(shui)的(de)(de)研(yan)究(jiu)，證明了其作為(wei)高(gao)(gao)效水(shui)處理(li)藥(yao)劑的(de)(de)諸(zhu)多(duo)優勢(shi)：在(zai)(zai)(zai)整個pH 值范圍內都具有強氧(yang)(yang)(yang)化(hua)性，在(zai)(zai)(zai)溶液中同時存(cun)在(zai)(zai)(zai)著氧(yang)(yang)(yang)化(hua)、助(zhu)凝(ning)、絮凝(ning)、吸附和(he)消(xiao)毒等多(duo)種(zhong)作用(yong)，并且(qie)最終(zhong)產(chan)(chan)(chan)物不(bu)會產(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng)二(er)次污染(ran)[2]。但存(cun)在(zai)(zai)(zai)制(zhi)(zhi)備(bei)難度(du)大、成本(ben)過高(gao)(gao)和(he)穩(wen)(wen)定性較(jiao)差(cha)(cha)等問(wen)題(ti)，目(mu)前(qian)的(de)(de)研(yan)究(jiu)主要(yao)集中在(zai)(zai)(zai)尋(xun)求(qiu)一(yi)(yi)種(zhong)廉價而穩(wen)(wen)定的(de)(de)高(gao)(gao)鐵酸(suan)鹽(yan)(yan)制(zhi)(zhi)備(bei)方(fang)法，使(shi)其能(neng)(neng)夠實(shi)現工(gong)業化(hua)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)，以推動其在(zai)(zai)(zai)水(shui)處理(li)中的(de)(de)應用(yong)。我(wo)(wo)國對(dui)(dui)高(gao)(gao)鐵酸(suan)鹽(yan)(yan)的(de)(de)研(yan)究(jiu)開展較(jiao)晚，但也(ye)取得了一(yi)(yi)定的(de)(de)成果。國內一(yi)(yi)些學(xue)者針對(dui)(dui)我(wo)(wo)國的(de)(de)水(shui)質特點(dian)進(jin)行(xing)了大量(liang)(liang)研(yan)究(jiu)，表明高(gao)(gao)鐵酸(suan)鹽(yan)(yan)在(zai)(zai)(zai)水(shui)處理(li)中具有廣泛的(de)(de)適(shi)用(yong)性，對(dui)(dui)各種(zhong)水(shui)質特點(dian)的(de)(de)水(shui)體均具有良(liang)好的(de)(de)除(chu)污染(ran)效果。同時就高(gao)(gao)鐵酸(suan)鹽(yan)(yan)制(zhi)(zhi)備(bei)難度(du)高(gao)(gao)和(he)穩(wen)(wen)定性差(cha)(cha)等缺點(dian)，提出了相對(dui)(dui)可行(xing)的(de)(de)改(gai)進(jin)方(fang)案[3]，使(shi)高(gao)(gao)鐵酸(suan)鹽(yan)(yan)的(de)(de)工(gong)業化(hua)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)成為(wei)可能(neng)(neng)。
1 高(gao)鐵酸鹽用于除(chu)藻
近(jin)年來(lai)，水(shui)體污染(ran)日益嚴重，造(zao)成水(shui)源(yuan)水(shui)中藻類含(han)量(liang)日益升高(gao)(gao)。水(shui)體中大量(liang)的藻類會給(gei)飲用(yong)(yong)水(shui)處(chu)理帶來(lai)許多問(wen)題(ti)(ti)，影(ying)響飲用(yong)(yong)水(shui)的生(sheng)產及安全。氧化(hua)預處(chu)理是去除(chu)水(shui)中藻類較(jiao)為(wei)普遍采(cai)用(yong)(yong)的方法，但預氯化(hua)過程中氯與原(yuan)水(shui)中較(jiao)高(gao)(gao)濃度的有(you)機物作用(yong)(yong)會生(sheng)成一系列對人體有(you)害(hai)的鹵(lu)代(dai)有(you)機物；而采(cai)用(yong)(yong)臭氧預氧化(hua)除(chu)藻存(cun)在投資大、運行費用(yong)(yong)高(gao)(gao)的問(wen)題(ti)(ti)。近(jin)年來(lai)國內(nei)學(xue)者對高(gao)(gao)鐵酸鹽預氧化(hua)除(chu)藻技術進行了(le)大量(liang)的研究，形(xing)成了(le)較(jiao)為(wei)成熟的理論。
1.1 高鐵酸鹽對藻類的去除(chu)效果(guo)
馬(ma)軍對(dui)(dui)高(gao)(gao)鐵(tie)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)復合藥劑除(chu)(chu)(chu)藻(zao)的(de)(de)研(yan)究[4]表明(ming)，單純(chun)硫酸(suan)鋁混凝(ning)(ning)對(dui)(dui)藻(zao)類(lei)(lei)的(de)(de)去(qu)除(chu)(chu)(chu)率(lv)不佳，20~50mg/L 的(de)(de)投(tou)(tou)藥量，沉后(hou)(hou)(hou)水(shui)(shui)(shui)藻(zao)類(lei)(lei)的(de)(de)去(qu)除(chu)(chu)(chu)率(lv)僅(jin)為(wei)(wei)20%~30%，即使(shi)投(tou)(tou)加(jia)量上升到(dao)80mg/L 時也只有(you)50%左右(you)；而(er)1.4mg/L 高(gao)(gao)鐵(tie)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)預(yu)氧(yang)化1min 后(hou)(hou)(hou)加(jia)入(ru)(ru)80mg/L 的(de)(de)硫酸(suan)鋁混凝(ning)(ning)，去(qu)除(chu)(chu)(chu)率(lv)可(ke)(ke)達到(dao)75%，且隨預(yu)氧(yang)化時間的(de)(de)延長最(zui)高(gao)(gao)可(ke)(ke)達80%左右(you)。苑寶(bao)玲(ling)針(zhen)對(dui)(dui)以顫藻(zao)為(wei)(wei)主的(de)(de)深圳鐵(tie)崗原水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)實(shi)驗[5]表明(ming)，單純(chun)PAC 混凝(ning)(ning)時，60mg/L 和(he)84mg/L 加(jia)藥量下，去(qu)除(chu)(chu)(chu)率(lv)分別為(wei)(wei)81.08%和(he)79.57%，而(er)1.2mg/L高(gao)(gao)鐵(tie)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)預(yu)氧(yang)化后(hou)(hou)(hou)加(jia)入(ru)(ru)84mg/L 的(de)(de)PAC，去(qu)除(chu)(chu)(chu)率(lv)達到(dao)97.85%，提高(gao)(gao)了近(jin)20%；在(zai)(zai)與(yu)Cl2 和(he)高(gao)(gao)錳(meng)酸(suan)鉀(jia)預(yu)氧(yang)化除(chu)(chu)(chu)藻(zao)的(de)(de)比(bi)較(jiao)中，高(gao)(gao)鐵(tie)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)也較(jiao)兩者有(you)更好的(de)(de)去(qu)除(chu)(chu)(chu)效果，同時不會產(chan)生二次污(wu)染(ran)。石穎等在(zai)(zai)研(yan)究pH 對(dui)(dui)高(gao)(gao)鐵(tie)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)除(chu)(chu)(chu)藻(zao)影響(xiang)的(de)(de)實(shi)驗[6]中指出，在(zai)(zai)pH=5 的(de)(de)條(tiao)件下，單純(chun)PAC 混凝(ning)(ning)最(zui)高(gao)(gao)可(ke)(ke)去(qu)除(chu)(chu)(chu)40%的(de)(de)藻(zao)類(lei)(lei)，而(er)在(zai)(zai)混凝(ning)(ning)前投(tou)(tou)加(jia)1.5mg/L 高(gao)(gao)鐵(tie)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)預(yu)氧(yang)化后(hou)(hou)(hou)，僅(jin)需10mg/L 的(de)(de)PAC 就可(ke)(ke)使(shi)沉后(hou)(hou)(hou)水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)藻(zao)類(lei)(lei)去(qu)除(chu)(chu)(chu)率(lv)達到(dao)60%，繼續增加(jia)PAC投(tou)(tou)量至40mg/L 時去(qu)除(chu)(chu)(chu)率(lv)達到(dao)最(zui)大，沉后(hou)(hou)(hou)水(shui)(shui)(shui)為(wei)(wei)90%，濾(lv)后(hou)(hou)(hou)水(shui)(shui)(shui)接近(jin)100%。
1.2 高鐵酸(suan)鹽(yan)除藻的反應(ying)機(ji)理
高(gao)鐵(tie)酸(suan)(suan)鹽對藻(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)類(lei)(lei)(lei)(lei)良好的(de)(de)(de)(de)去除(chu)效果(guo)。是多方面(mian)協同(tong)作用的(de)(de)(de)(de)結果(guo)。首先，高(gao)鐵(tie)酸(suan)(suan)鹽的(de)(de)(de)(de)強氧化性能(neng)夠破壞藻(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)類(lei)(lei)(lei)(lei)細(xi)胞的(de)(de)(de)(de)結構。苑寶玲(ling)等(deng)在(zai)高(gao)鐵(tie)酸(suan)(suan)鹽去除(chu)顫藻(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)的(de)(de)(de)(de)研究[7-8]中(zhong)發現(xian)：高(gao)鐵(tie)酸(suan)(suan)鹽預氧化使顫藻(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)出現(xian)斷(duan)裂(lie)現(xian)象，一(yi)根2細(xi)長藻(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)絲被斷(duan)裂(lie)成幾小(xiao)段(duan)，擾亂了藻(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)類(lei)(lei)(lei)(lei)正常的(de)(de)(de)(de)生長和繁殖(zhi)，從而達(da)到(dao)除(chu)藻(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)的(de)(de)(de)(de)作用；其次，高(gao)鐵(tie)酸(suan)(suan)鹽對藻(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)類(lei)(lei)(lei)(lei)細(xi)胞的(de)(de)(de)(de)破壞，會刺激藻(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)類(lei)(lei)(lei)(lei)細(xi)胞向外釋放胞內物(wu)質，這些有機物(wu)可(ke)使藻(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)類(lei)(lei)(lei)(lei)細(xi)胞發生部(bu)分(fen)凝聚，并(bing)可(ke)能(neng)在(zai)混(hun)凝過程(cheng)中(zhong)起到(dao)助凝劑的(de)(de)(de)(de)作用[9]。第三，高(gao)鐵(tie)酸(suan)(suan)鹽水解生成的(de)(de)(de)(de)Fe(OH)3 膠體(ti)能(neng)夠吸附(fu)到(dao)藻(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)類(lei)(lei)(lei)(lei)細(xi)胞的(de)(de)(de)(de)表面(mian)，這會改變藻(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)類(lei)(lei)(lei)(lei)細(xi)胞的(de)(de)(de)(de)表面(mian)性質，使藻(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)類(lei)(lei)(lei)(lei)的(de)(de)(de)(de)活(huo)性和穩定(ding)性顯著降低，同(tong)時增加其沉淀性，促(cu)進水中(zhong)藻(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)類(lei)(lei)(lei)(lei)的(de)(de)(de)(de)凝聚，提高(gao)后續(xu)工(gong)藝對藻(zao)(zao)(zao)(zao)(zao)類(lei)(lei)(lei)(lei)的(de)(de)(de)(de)去除(chu)效果(guo)[10]。
1.3 高鐵酸鹽(yan)除藻(zao)的(de)影響因素
在高(gao)鐵(tie)(tie)酸鹽(yan)(yan)(yan)除(chu)(chu)藻(zao)的(de)過程中，反應體系的(de)pH 值、高(gao)鐵(tie)(tie)酸鹽(yan)(yan)(yan)投(tou)(tou)加量以(yi)及水中存(cun)在的(de)腐殖酸都會對(dui)(dui)整個反應產(chan)生影(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)。投(tou)(tou)藥量主要是通過影(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)高(gao)鐵(tie)(tie)酸鹽(yan)(yan)(yan)與藻(zao)類(lei)的(de)接觸時(shi)(shi)間，對(dui)(dui)藻(zao)類(lei)的(de)去(qu)除(chu)(chu)產(chan)生影(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)。微酸性條件有(you)利于高(gao)鐵(tie)(tie)酸鹽(yan)(yan)(yan)對(dui)(dui)藻(zao)類(lei)的(de)去(qu)除(chu)(chu)。在酸性條件下，高(gao)鐵(tie)(tie)酸鹽(yan)(yan)(yan)具有(you)更強(qiang)的(de)氧化(hua)性，同(tong)時(shi)(shi)H+會促使水中FeO42-的(de)分解(jie)，當pH 低于5 時(shi)(shi)，水中的(de)FeO42-將迅速(su)分解(jie)，釋放出Fe3+，其氧化(hua)和絮凝作用(yong)同(tong)時(shi)(shi)得到有(you)效發(fa)揮，從而使高(gao)鐵(tie)(tie)酸鹽(yan)(yan)(yan)對(dui)(dui)藻(zao)類(lei)的(de)去(qu)除(chu)(chu)更為(wei)有(you)效[11]。
腐殖酸會對藻(zao)類(lei)的(de)(de)混(hun)(hun)凝(ning)去除產(chan)生一定的(de)(de)影響，它會增加(jia)水(shui)中(zhong)負電荷的(de)(de)密度，同(tong)(tong)時(shi)，水(shui)中(zhong)離子化的(de)(de)酚(fen)羥基會與混(hun)(hun)凝(ning)劑水(shui)解(jie)的(de)(de)部分鋁離子形成可溶(rong)性(xing)的(de)(de)絡(luo)合(he)物，降(jiang)低了混(hun)(hun)凝(ning)效(xiao)率(lv)，增加(jia)了混(hun)(hun)凝(ning)劑的(de)(de)投量。高(gao)(gao)鐵酸鉀能(neng)夠破壞腐殖酸的(de)(de)酚(fen)羥基等酸性(xing)基團，同(tong)(tong)時(shi)水(shui)解(jie)產(chan)生大量帶高(gao)(gao)價正電荷的(de)(de)中(zhong)間產(chan)物，可以中(zhong)和腐殖酸表面的(de)(de)電荷，提高(gao)(gao)了混(hun)(hun)凝(ning)劑的(de)(de)利用率(lv)，使藻(zao)類(lei)的(de)(de)混(hun)(hun)凝(ning)去除更(geng)為有效(xiao)[12]。
2 高鐵酸鹽用(yong)于有機(ji)污染物(wu)的去除
水中的(de)(de)(de)有機污染(ran)物會(hui)對人體產生危害，同時還會(hui)對膠體產生嚴重的(de)(de)(de)保護作用(yong)，不(bu)但增加了(le)膠體表面電(dian)荷，也造(zao)成空間位(wei)阻(zu)效(xiao)應(ying)，是(shi)影響混凝(ning)效(xiao)果的(de)(de)(de)主要因素[13]。而高鐵(tie)酸(suan)鹽(yan)由于其所具有的(de)(de)(de)多功能凈(jing)水效(xiao)能，可有效(xiao)去除水中的(de)(de)(de)有機污染(ran)物，并且不(bu)會(hui)造(zao)成二(er)次污染(ran)，有較好的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)前景。
2.1 高(gao)鐵(tie)酸鹽對水中(zhong)有機(ji)物的去(qu)除(chu)效果(guo)
高(gao)(gao)(gao)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)由(you)于其強的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化性(xing)和(he)(he)(he)助凝(ning)(ning)效(xiao)(xiao)(xiao)果(guo)，對(dui)(dui)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)(you)機(ji)(ji)污染(ran)物(wu)(wu)有(you)(you)(you)較(jiao)好(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)去(qu)(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)效(xiao)(xiao)(xiao)果(guo)。30mg/L 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化40min，可(ke)(ke)將水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)0.1mg/L 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)三氯(lv)(lv)乙烯降至0.03mg/L，而在(zai)20NTU 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)渾濁水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)，同樣投量(liang)(liang)(liang)可(ke)(ke)將水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)三氯(lv)(lv)乙烯完(wan)全去(qu)(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)，同時(shi)(shi)降解(jie)100%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)萘，84.4%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溴(xiu)二氯(lv)(lv)甲烷，61%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)二氯(lv)(lv)苯(ben)(ben)(ben)和(he)(he)(he)12.8%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)硝(xiao)基(ji)苯(ben)(ben)(ben)[14]。在(zai)對(dui)(dui)高(gao)(gao)(gao)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)去(qu)(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)苯(ben)(ben)(ben)胺(an)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究[15]中(zhong)(zhong)，0.6mg/L 高(gao)(gao)(gao)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)預氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化協(xie)同20mg/L FeCl3 混(hun)(hun)凝(ning)(ning)，可(ke)(ke)將原水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)5.5mg/L的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)苯(ben)(ben)(ben)胺(an)降至0.1mg/L 以(yi)下，而單獨FeCl3 混(hun)(hun)凝(ning)(ning)時(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)去(qu)(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)率(lv)不足20%。在(zai)去(qu)(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)苯(ben)(ben)(ben)酚(fen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)實驗[16]中(zhong)(zhong)，3.2mg/L 鋁鹽(yan)(yan)單獨混(hun)(hun)凝(ning)(ning)時(shi)(shi)，水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)50μg/L 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)苯(ben)(ben)(ben)酚(fen)僅被去(qu)(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)了約5μg/L，而投加(jia)1.4mg/L 高(gao)(gao)(gao)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)預氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化1min 后再加(jia)入鋁鹽(yan)(yan)混(hun)(hun)凝(ning)(ning)，水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)苯(ben)(ben)(ben)酚(fen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)剩余濃度(du)降低至約15μg/L。楊衛華等對(dui)(dui)高(gao)(gao)(gao)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)鉀處(chu)理水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)十六烷基(ji)三甲基(ji)溴(xiu)化銨（CTAB）的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究[17]表明：在(zai)pH=7 條(tiao)件(jian)下，投加(jia)與CTAB質量(liang)(liang)(liang)比為(wei)(wei)1∶1 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)K2FeO4 反應(ying)30 min，K2FeO4 對(dui)(dui)CTAB的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)去(qu)(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)率(lv)可(ke)(ke)達79.4%，在(zai)降解(jie)過程中(zhong)(zhong)CTAB 經歷了鏈的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)斷裂并進一步(bu)被礦化為(wei)(wei)無機(ji)(ji)小分子的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)過程。高(gao)(gao)(gao)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)對(dui)(dui)腐殖(zhi)質也(ye)具有(you)(you)(you)良(liang)好(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化去(qu)(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)效(xiao)(xiao)(xiao)能(neng)，去(qu)(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)主要取(qu)決于高(gao)(gao)(gao)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)與腐殖(zhi)質的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)質量(liang)(liang)(liang)比和(he)(he)(he)高(gao)(gao)(gao)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)初(chu)始濃度(du)，質量(liang)(liang)(liang)比為(wei)(wei)12 倍的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)能(neng)夠去(qu)(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)90%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)富里(li)酸(suan)(suan)(suan)，在(zai)渾濁水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)高(gao)(gao)(gao)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)具有(you)(you)(you)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化和(he)(he)(he)絮凝(ning)(ning)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)雙重作用效(xiao)(xiao)(xiao)能(neng)，同樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)投加(jia)量(liang)(liang)(liang)下，可(ke)(ke)將95%以(yi)上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)富里(li)酸(suan)(suan)(suan)去(qu)(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)[18]。過量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)鉀可(ke)(ke)使有(you)(you)(you)機(ji)(ji)污染(ran)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化去(qu)(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)更為(wei)(wei)有(you)(you)(you)效(xiao)(xiao)(xiao)，在(zai)pH＜8 時(shi)(shi)，高(gao)(gao)(gao)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)鉀氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化苯(ben)(ben)(ben)、氯(lv)(lv)苯(ben)(ben)(ben)、苯(ben)(ben)(ben)丙烯和(he)(he)(he)苯(ben)(ben)(ben)酚(fen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)最(zui)大氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)分別是(shi)18%~47%、23%~47%、85%~100%和(he)(he)(he)32%~55%，最(zui)大氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)是(shi)在(zai)高(gao)(gao)(gao)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)鉀與有(you)(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)摩爾比為(wei)(wei)3∶1~5∶1 條(tiao)件(jian)下取(qu)得的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)[19]。針對(dui)(dui)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)有(you)(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)綜合(he)(he)指標，單獨使用Al2(SO4)3 混(hun)(hun)凝(ning)(ning)時(shi)(shi)，50mg/L 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)投加(jia)量(liang)(liang)(liang)可(ke)(ke)去(qu)(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)水(shui)(shui)中(zhong)(zhong)36.7%和(he)(he)(he)31.1%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)UV254 和(he)(he)(he)TOC，而加(jia)入1mg/L 高(gao)(gao)(gao)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)鉀預氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化混(hun)(hun)凝(ning)(ning)后UV254 和(he)(he)(he)TOC 去(qu)(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)率(lv)提高(gao)(gao)(gao)到63.3%和(he)(he)(he)37%[20]。同時(shi)(shi)高(gao)(gao)(gao)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)對(dui)(dui)氯(lv)(lv)消毒副產物(wu)(wu)也(ye)有(you)(you)(you)較(jiao)好(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)去(qu)(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)作用，4mg/L投氯(lv)(lv)量(liang)(liang)(liang)對(dui)(dui)濾后水(shui)(shui)消毒30min 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氯(lv)(lv)仿(fang)生(sheng)成(cheng)量(liang)(liang)(liang)達到26.2μg/L，而經5mg/L 高(gao)(gao)(gao)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)鉀預氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化后，濾后水(shui)(shui)消毒30min 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氯(lv)(lv)仿(fang)生(sheng)成(cheng)量(liang)(liang)(liang)降至6.6μg/L[21]。此(ci)外大量(liang)(liang)(liang)針對(dui)(dui)高(gao)(gao)(gao)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)去(qu)(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)有(you)(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)反應(ying)動(dong)力學方面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究[22-29]表明，高(gao)(gao)(gao)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)對(dui)(dui)乙醇、羧酸(suan)(suan)(suan)化合(he)(he)物(wu)(wu)、氨基(ji)酸(suan)(suan)(suan)、酚(fen)、有(you)(you)(you)機(ji)(ji)氮化合(he)(he)物(wu)(wu)、脂(zhi)肪硫化合(he)(he)物(wu)(wu)、亞硝(xiao)胺(an)化合(he)(he)物(wu)(wu)、抗菌藥物(wu)(wu)等多種(zhong)有(you)(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)也(ye)有(you)(you)(you)較(jiao)好(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)去(qu)(qu)(qu)(qu)除(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)效(xiao)(xiao)(xiao)果(guo)。
pH 值和投藥量是影響高(gao)(gao)鐵(tie)酸鹽去除(chu)有(you)(you)(you)機(ji)物效率的主要因素，一般(ban)認為偏酸性條件(jian)和過量的高(gao)(gao)鐵(tie)酸鹽加入量有(you)(you)(you)利于有(you)(you)(you)機(ji)物的去除(chu)。偏酸性條件(jian)可以更為有(you)(you)(you)效的發(fa)揮(hui)高(gao)(gao)鐵(tie)酸鹽氧化和絮(xu)凝的雙重功效，而過量的投加量能夠延長高(gao)(gao)鐵(tie)酸鹽與(yu)水中有(you)(you)(you)機(ji)物的接觸時間，使反應更加充(chong)分。
2.2 去除有機物的(de)作用機理
高鐵酸鹽(yan)對有機污(wu)染(ran)物的去除是其強氧化性，還原產物的混凝(ning)(ning)助凝(ning)(ning)作(zuo)用以及最終產物Fe(OH)3 較強吸附性三者協同作(zuo)用的結果。
高(gao)鐵酸鹽的(de)(de)(de)強(qiang)氧化性(xing)能(neng)將相對分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)質(zhi)量較大的(de)(de)(de)有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)降解(jie)為(wei)相對分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)質(zhi)量較小的(de)(de)(de)有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)，強(qiang)化混凝(ning)過程對有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)質(zhi)的(de)(de)(de)去除[30]；同時，其強(qiang)氧化性(xing)可將水(shui)分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)分(fen)(fen)(fen)解(jie)為(wei)具(ju)有(you)(you)(you)(you)強(qiang)氧化性(xing)的(de)(de)(de)原子(zi)(zi)氧，從而氧化有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)污染物(wu)(wu)，并可能(neng)將有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)最(zui)終(zhong)氧化成(cheng)CO2，實(shi)現(xian)(xian)無(wu)(wu)害化[31]。高(gao)鐵酸鹽在水(shui)中(zhong)(zhong)逐級還原的(de)(de)(de)過程中(zhong)(zhong)，形成(cheng)的(de)(de)(de)一系(xi)列(lie)水(shui)解(jie)產物(wu)(wu)帶有(you)(you)(you)(you)高(gao)價正(zheng)電荷，可通過電中(zhong)(zhong)和(he)作用使水(shui)中(zhong)(zhong)無(wu)(wu)機(ji)(ji)膠(jiao)體脫穩。而最(zui)終(zhong)生(sheng)成(cheng)的(de)(de)(de)Fe(OH)3 膠(jiao)體具(ju)有(you)(you)(you)(you)較強(qiang)的(de)(de)(de)吸(xi)附性(xing)，可吸(xi)附細小的(de)(de)(de)膠(jiao)體顆(ke)粒和(he)部(bu)分(fen)(fen)(fen)有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)成(cheng)分(fen)(fen)(fen)，實(shi)現(xian)(xian)對有(you)(you)(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)去除。
3 高(gao)鐵酸鹽用于重金屬離(li)子的去除
重金屬(shu)是對(dui)人體危(wei)害較大的(de)(de)(de)(de)一類(lei)污染物，它(ta)們易(yi)在(zai)生物體內(nei)積(ji)累，毒性隨形態(tai)而(er)異，常規的(de)(de)(de)(de)混(hun)凝工藝對(dui)大多數重金屬(shu)離(li)子(zi)的(de)(de)(de)(de)去除(chu)效(xiao)(xiao)果(guo)不佳(jia)。而(er)高(gao)(gao)(gao)(gao)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)預(yu)(yu)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)技術能(neng)夠顯著增強混(hun)凝劑的(de)(de)(de)(de)混(hun)凝效(xiao)(xiao)果(guo)，強化(hua)(hua)對(dui)重金屬(shu)離(li)子(zi)的(de)(de)(de)(de)去除(chu)效(xiao)(xiao)果(guo)。大量(liang)實驗表(biao)明，高(gao)(gao)(gao)(gao)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)預(yu)(yu)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)對(dui)水中(zhong)(zhong)Pb、Cd、Mn、Fe 等多種金屬(shu)離(li)子(zi)有明顯的(de)(de)(de)(de)去除(chu)效(xiao)(xiao)果(guo)。在(zai)pH=7.6 的(de)(de)(de)(de)條(tiao)件下(xia)，20~100mg/L 的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)可(ke)將水中(zhong)(zhong)4.4mg/L 的(de)(de)(de)(de)Pb(Ⅱ)降(jiang)至小于0.1mg/L；50mg/L高(gao)(gao)(gao)(gao)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)可(ke)使(shi)(shi)水中(zhong)(zhong)2.4mg/L 的(de)(de)(de)(de)Hg (Ⅱ) 降(jiang)至0.02mg/L，Cd(Ⅱ)由4.8mg/L 降(jiang)至0.04mg/L；同(tong)時(shi)(shi)在(zai)pH=7.3 時(shi)(shi)，100mg/L 的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)可(ke)使(shi)(shi)6mg/L 的(de)(de)(de)(de)Cu(Ⅱ)，Zn(Ⅱ)分別降(jiang)至0.02mg/L 和0.14mg/L[32]。梁詠(yong)梅等的(de)(de)(de)(de)實驗[33]也表(biao)明，1mg/L 的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)投量(liang)可(ke)使(shi)(shi)原水中(zhong)(zhong)250μg/L 的(de)(de)(de)(de)Pb和50μg/L 的(de)(de)(de)(de)Cd 的(de)(de)(de)(de)去除(chu)率較單純(chun)硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)鋁混(hun)凝時(shi)(shi)提(ti)高(gao)(gao)(gao)(gao)20%左右(you)，并且對(dui)Pb 的(de)(de)(de)(de)去除(chu)率高(gao)(gao)(gao)(gao)于Cd。在(zai)高(gao)(gao)(gao)(gao)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)除(chu)錳(meng)的(de)(de)(de)(de)實驗中(zhong)(zhong)[34]，1mg/L 的(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)預(yu)(yu)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)1min 后投加40mg/L 硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)鋁，可(ke)使(shi)(shi)水中(zhong)(zhong)1.23mg/L 的(de)(de)(de)(de)Mn 降(jiang)至0.6mg/L，較單獨混(hun)凝時(shi)(shi)去除(chu)率提(ti)高(gao)(gao)(gao)(gao)40%；當高(gao)(gao)(gao)(gao)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)投量(liang)提(ti)高(gao)(gao)(gao)(gao)到3mg/L 時(shi)(shi)，相同(tong)條(tiao)件下(xia)的(de)(de)(de)(de)沉后余(yu)錳(meng)降(jiang)至0.1mg/L，去除(chu)率提(ti)高(gao)(gao)(gao)(gao)了90%。此(ci)外(wai)高(gao)(gao)(gao)(gao)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)鉀(jia)預(yu)(yu)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)對(dui)水中(zhong)(zhong)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)離(li)子(zi)也有較好的(de)(de)(de)(de)去除(chu)效(xiao)(xiao)果(guo)，經預(yu)(yu)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)處理的(de)(de)(de)(de)沉后水中(zhong)(zhong)總鐵(tie)(tie)(tie)(tie)濃度(du)是單純(chun)硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)(suan)鋁混(hun)凝時(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)1/2[21]。
在高(gao)鐵(tie)酸鹽(yan)預(yu)(yu)氧化去(qu)除(chu)(chu)重(zhong)金屬離子的(de)過(guo)程中，反應體(ti)系的(de)pH 會(hui)對反應產生(sheng)重(zhong)要影響，中性(xing)和弱堿性(xing)條(tiao)件有利于重(zhong)金屬離子的(de)去(qu)除(chu)(chu)。例如(ru)pH=3 時，高(gao)鐵(tie)酸鹽(yan)投(tou)加(jia)(jia)量(liang)對去(qu)除(chu)(chu)率(lv)的(de)貢(gong)獻不大，預(yu)(yu)氧化對鉛的(de)去(qu)除(chu)(chu)率(lv)為40%左右，對鎘(ge)的(de)去(qu)除(chu)(chu)率(lv)在20%以下；當(dang)pH 為7 和9 時，對鉛的(de)去(qu)除(chu)(chu)率(lv)提高(gao)到(dao)90%以上(shang)，在pH=9 時，預(yu)(yu)氧化對鎘(ge)的(de)去(qu)除(chu)(chu)率(lv)隨(sui)高(gao)鐵(tie)酸鹽(yan)投(tou)量(liang)的(de)增加(jia)(jia)上(shang)升，當(dang)投(tou)加(jia)(jia)量(liang)增加(jia)(jia)5mg/L 時，去(qu)除(chu)(chu)率(lv)可提高(gao)到(dao)90%[33]。
高鐵酸鹽對(dui)重(zhong)金(jin)屬離子的(de)(de)去(qu)除(chu)，主要是(shi)依靠其在逐(zhu)級還原過程中產(chan)生(sheng)的(de)(de)高價態正(zheng)電荷水解(jie)產(chan)物的(de)(de)絮凝作用(yong)(yong)，在此過程中各種中間(jian)產(chan)物發生(sheng)聚合作用(yong)(yong)，而隨后產(chan)生(sheng)的(de)(de)Fe(OH)3 膠體又具有較強的(de)(de)吸附共沉作用(yong)(yong)，通(tong)過以上各過程的(de)(de)協(xie)同(tong)作用(yong)(yong)完(wan)成對(dui)重(zhong)金(jin)屬離子的(de)(de)去(qu)除(chu)。
4 高鐵酸鹽用于濁度(du)的去除(chu)
隨著(zhu)(zhu)經濟和(he)社會的(de)不斷發展，原水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)泥(ni)土、粉砂、微(wei)細(xi)有機(ji)物(wu)、無機(ji)物(wu)、浮游生物(wu)等(deng)懸浮物(wu)和(he)膠體物(wu)逐漸增多，造成水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)濁(zhuo)(zhuo)(zhuo)度(du)不斷上升，降(jiang)(jiang)低(di)(di)飲用(yong)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)濁(zhuo)(zhuo)(zhuo)度(du)已(yi)成為水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)處理(li)的(de)重(zhong)要目的(de)之(zhi)一。傳統工(gong)藝對(dui)濁(zhuo)(zhuo)(zhuo)度(du)的(de)去(qu)除(chu)多為直接混(hun)(hun)(hun)凝(ning)處理(li)，而采用(yong)高(gao)鐵酸(suan)(suan)(suan)鉀預(yu)氧化(hua)(hua)技(ji)術能夠(gou)顯(xian)著(zhu)(zhu)加強后(hou)(hou)續(xu)混(hun)(hun)(hun)凝(ning)處理(li)對(dui)濁(zhuo)(zhuo)(zhuo)度(du)的(de)去(qu)除(chu)，并且能夠(gou)減(jian)少(shao)混(hun)(hun)(hun)凝(ning)劑的(de)用(yong)量(liang)(liang)。馬軍(jun)在(zai)對(dui)滄州自來水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)廠黃河水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)預(yu)氧化(hua)(hua)試驗[13]表明：少(shao)量(liang)(liang)高(gao)鐵酸(suan)(suan)(suan)鉀加入量(liang)(liang)（0.6mg/L左右）即可(ke)顯(xian)著(zhu)(zhu)減(jian)少(shao)混(hun)(hun)(hun)凝(ning)劑的(de)投量(liang)(liang)，25mg/L 混(hun)(hun)(hun)凝(ning)劑投量(liang)(liang)即可(ke)達(da)到單純(chun)混(hun)(hun)(hun)凝(ning)時(shi)35mg/L 投量(liang)(liang)時(shi)的(de)效果，降(jiang)(jiang)低(di)(di)大約(yue)30%的(de)藥(yao)耗(hao)，而在(zai)對(dui)鄭州自來水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)廠，松花(hua)江(jiang)和(he)巢(chao)湖的(de)實驗中(zhong)(zhong)(zhong)也得(de)到了相似的(de)結(jie)果。對(dui)微(wei)污染(ran)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)庫水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)用(yong)1mg/L 高(gao)鐵酸(suan)(suan)(suan)鉀預(yu)氧化(hua)(hua)聯合(he)60mg/L 硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)鋁混(hun)(hun)(hun)凝(ning)處理(li)后(hou)(hou)，可(ke)使(shi)沉(chen)后(hou)(hou)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)和(he)濾后(hou)(hou)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)濁(zhuo)(zhuo)(zhuo)度(du)從282NTU 分(fen)別(bie)下降(jiang)(jiang)至5NTU 和(he)0.2NTU 左右，而單純(chun)采用(yong)硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)鋁混(hun)(hun)(hun)凝(ning)時(shi)則分(fen)別(bie)需要70mg/L 和(he)80mg/L 的(de)投藥(yao)量(liang)(liang)才(cai)能達(da)到相同效果[21]。高(gao)鐵酸(suan)(suan)(suan)鹽預(yu)氧化(hua)(hua)對(dui)低(di)(di)溫(wen)低(di)(di)濁(zhuo)(zhuo)(zhuo)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)同樣(yang)有效，在(zai)冬(dong)季對(dui)松花(hua)江(jiang)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)實驗中(zhong)(zhong)(zhong)，使(shi)用(yong)高(gao)鐵酸(suan)(suan)(suan)鹽復合(he)藥(yao)劑可(ke)使(shi)沉(chen)后(hou)(hou)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)濁(zhuo)(zhuo)(zhuo)度(du)由27.5 降(jiang)(jiang)至2NTU，單純(chun)的(de)硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)鋁混(hun)(hun)(hun)凝(ning)最(zui)低(di)(di)也只能將(jiang)濁(zhuo)(zhuo)(zhuo)度(du)降(jiang)(jiang)到8NTU，而濾后(hou)(hou)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)濁(zhuo)(zhuo)(zhuo)度(du)下降(jiang)(jiang)更為顯(xian)著(zhu)(zhu)，高(gao)鐵酸(suan)(suan)(suan)鹽復合(he)藥(yao)劑處理(li)后(hou)(hou)的(de)濾后(hou)(hou)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)濁(zhuo)(zhuo)(zhuo)度(du)均低(di)(di)于0.5NTU[35]。
高(gao)鐵酸(suan)鹽對(dui)濁度(du)的(de)(de)去(qu)除機(ji)理(li)與其(qi)對(dui)有(you)機(ji)物(wu)的(de)(de)去(qu)除相(xiang)似(si)，主(zhu)要是通(tong)過其(qi)強氧化性(xing)(xing)、水(shui)解產物(wu)的(de)(de)助凝(ning)作用，以及最(zui)終產物(wu)Fe(OH)3 較高(gao)的(de)(de)吸附活(huo)性(xing)(xing)三者的(de)(de)協同(tong)作用完成的(de)(de)。強氧化性(xing)(xing)能夠破壞(huai)膠體(ti)(ti)(ti)表面的(de)(de)有(you)機(ji)保(bao)護(hu)層(ceng)，使其(qi)易于脫穩，而其(qi)高(gao)價正電(dian)荷水(shui)解產物(wu)則(ze)通(tong)過電(dian)中(zhong)(zhong)和使水(shui)中(zhong)(zhong)的(de)(de)無機(ji)膠體(ti)(ti)(ti)脫穩，最(zui)終生成的(de)(de)Fe(OH)3可以吸附絮(xu)體(ti)(ti)(ti)和水(shui)中(zhong)(zhong)較小的(de)(de)顆粒，形成較大(da)的(de)(de)絮(xu)體(ti)(ti)(ti)同(tong)時增加其(qi)沉速，達(da)到對(dui)濁度(du)的(de)(de)去(qu)除。
5 高鐵(tie)酸鹽(yan)的(de)滅菌作用
高(gao)鐵(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)由于(yu)其(qi)強氧化性(xing)，對水中的(de)(de)微(wei)生物(wu)也具有(you)(you)(you)較(jiao)強的(de)(de)滅(mie)(mie)活(huo)作用。Murmann 與Robinson 在1974 年首次發(fa)現高(gao)鐵(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)鉀具有(you)(you)(you)明(ming)顯的(de)(de)滅(mie)(mie)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)作用，用6mg/L 的(de)(de)高(gao)鐵(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)鉀處(chu)理原水30min，可(ke)(ke)將水中20~30 萬個/mL的(de)(de)細菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)去(qu)除(chu)至小于(yu)100 個/mL[32]。之后(hou)(hou)Gilbert 等(deng)的(de)(de)研究表明(ming)[36]，在pH=8.0、8.2 和(he)8.5 的(de)(de)條(tiao)件下，6mg/L 的(de)(de)高(gao)鐵(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)鉀分別在8.5、7.2 和(he)6.4min 內(nei)可(ke)(ke)滅(mie)(mie)活(huo)99%的(de)(de)大(da)腸桿(gan)(gan)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)，當pH 低于(yu)8 時(shi)，高(gao)鐵(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)鉀的(de)(de)消毒(du)能力隨pH 降(jiang)低明(ming)顯增(zeng)強。在臭氧和(he)高(gao)鐵(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)鉀聯合(he)實驗(yan)中[37]，單純的(de)(de)臭氧殺滅(mie)(mie)90%腸形菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)素需要(yao)2mg/L 的(de)(de)投加量，而經(jing)5mg/L 高(gao)鐵(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)鉀預(yu)處(chu)理后(hou)(hou)，1mg/L 臭氧便可(ke)(ke)殺死(si)腸菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)總數的(de)(de)99.9%。Jiang 等(deng)[38]對高(gao)鐵(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)、FeSO4 和(he)NaClO處(chu)理飲(yin)用水進行比(bi)較(jiao)后(hou)(hou)指出，高(gao)鐵(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)具有(you)(you)(you)更(geng)快的(de)(de)殺菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)速率和(he)更(geng)高(gao)的(de)(de)殺菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)效率，在pH=8 時(shi)6mg/L 的(de)(de)高(gao)鐵(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)處(chu)理30min，能夠殺滅(mie)(mie)原水中幾乎全部的(de)(de)大(da)腸桿(gan)(gan)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)。除(chu)大(da)腸桿(gan)(gan)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)外，高(gao)鐵(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)鉀對白(bai)色(se)念球菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)、枯草(cao)桿(gan)(gan)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)黑(hei)色(se)變種芽孢(bao)和(he)金黃色(se)葡萄球菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)也有(you)(you)(you)較(jiao)強的(de)(de)滅(mie)(mie)活(huo)作用[39-40]。實驗(yan)表明(ming)，在10min 的(de)(de)反(fan)應時(shi)間內(nei)，5.0mg/L的(de)(de)高(gao)鐵(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)鉀可(ke)(ke)殺滅(mie)(mie)99.96%的(de)(de)白(bai)色(se)念球菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)，10.0mg/L的(de)(de)高(gao)鐵(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)鉀可(ke)(ke)殺死(si)99.97%的(de)(de)枯草(cao)桿(gan)(gan)菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)黑(hei)色(se)變種芽孢(bao)，0.5mg/L 的(de)(de)高(gao)鐵(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)鉀可(ke)(ke)滅(mie)(mie)活(huo)99.99%的(de)(de)金黃色(se)葡萄球菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)。同時(shi)，高(gao)鐵(tie)(tie)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)對f2 病毒(du)[41]以及Qβ噬菌(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)體[42-43]也有(you)(you)(you)良好的(de)(de)滅(mie)(mie)活(huo)作用。
高(gao)(gao)鐵酸(suan)鹽(yan)濃度、pH 和(he)接觸時(shi)間(jian)是(shi)其滅(mie)菌的(de)(de)(de)(de)(de)(de)主要(yao)影響因素(su)，pH 會(hui)影響高(gao)(gao)鐵酸(suan)鹽(yan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)水解(jie)過程，一般認(ren)為在偏酸(suan)性條件下，高(gao)(gao)鐵酸(suan)鹽(yan)具(ju)(ju)有(you)更強(qiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)化性；微生物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表面電荷(he)也會(hui)對滅(mie)菌帶(dai)來一定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響：帶(dai)正電的(de)(de)(de)(de)(de)(de)微生物(wu)對高(gao)(gao)鐵酸(suan)鉀的(de)(de)(de)(de)(de)(de)抵抗性強(qiang)于(yu)帶(dai)負電的(de)(de)(de)(de)(de)(de)微生物(wu)[44]。高(gao)(gao)鐵酸(suan)鹽(yan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)滅(mie)菌作用主要(yao)源于(yu)自身的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)氧(yang)化性，它能破壞細菌的(de)(de)(de)(de)(de)(de)細胞(bao)壁、細胞(bao)膜(mo)以及細胞(bao)結(jie)構中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)酶，抑(yi)制蛋白(bai)質及核酸(suan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)合成(cheng)，阻(zu)礙(ai)菌體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生長和(he)繁殖，從而起到殺死細菌的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用[45]。同時(shi)，高(gao)(gao)鐵酸(suan)鉀分解(jie)生成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)中(zhong)間(jian)價態(tai)氧(yang)化成(cheng)分具(ju)(ju)有(you)長時(shi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)化效應，最終(zhong)生成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)Fe(OH)3 膠體(ti)對細菌也有(you)一定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸附作用。
6 應用展望
與其(qi)(qi)他(ta)預氧化劑相比，高(gao)(gao)鐵酸鹽是一種安(an)全、高(gao)(gao)效的(de)(de)水(shui)處理(li)藥劑，不(bu)會產(chan)生(sheng)致(zhi)癌(ai)、致(zhi)畸、致(zhi)突變的(de)(de)氯(lv)代衍生(sheng)物(wu)，不(bu)產(chan)生(sheng)有(you)異味的(de)(de)氯(lv)酚(fen)化合(he)物(wu)。同時(shi)高(gao)(gao)鐵酸鹽集氧化、絮凝(ning)、吸(xi)附、殺菌(jun)和消毒等多種凈水(shui)功效于(yu)一體，它不(bu)僅能(neng)夠去除水(shui)中的(de)(de)藻類、部分有(you)機污(wu)染(ran)物(wu)、重金(jin)屬離(li)子，而且可以快速(su)殺滅(mie)水(shui)中的(de)(de)細菌(jun)和病毒，其(qi)(qi)分解產(chan)物(wu)還(huan)有(you)絮凝(ning)凈水(shui)作用(yong)，可吸(xi)附除去水(shui)體中有(you)害物(wu)質。
目前高(gao)鐵酸(suan)鉀大(da)規(gui)模(mo)推廣(guang)(guang)應(ying)(ying)用所(suo)面(mian)臨的(de)(de)主(zhu)要(yao)問題是：穩定(ding)性較(jiao)差不便于儲存和運輸，生產工藝復雜、成本高(gao)。因此研究廉價而穩定(ding)的(de)(de)高(gao)鐵酸(suan)鹽(yan)的(de)(de)制(zhi)備方法是影響高(gao)鐵推廣(guang)(guang)應(ying)(ying)用的(de)(de)一(yi)個重要(yao)方面(mian)。
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作(zuo)者簡(jian)介：溫國蛟（1985-），男，在讀碩(shuo)士研究生，研究方向為水污染控(kong)制(zhi)及污水資(zi)源(yuan)化(hua)。
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