氧化鐵紅是一種產(chǎn)量?jì)H次于鈦白粉的重要無(wú)極工業(yè)原料，其生產(chǎn)工藝較為簡(jiǎn)單，成本較低，并具有無(wú)毒、耐堿、耐高溫、耐光等優(yōu)良特性，因此被廣泛應用于建材、涂料、化妝品、電子、化工等行業(yè)。一般情況下，每生產(chǎn)一噸氧化鐵紅，會(huì )排放大約15~20噸廢水，其主要來(lái)源為反應桶中分離出成品氧化鐵紅的水溶液以及水洗氧化鐵紅產(chǎn)品后排放的廢水。廢水中含高濃度氨氮、硫酸鹽、亞鐵離子，近年來(lái)我國在保護水體環(huán)境方面加強了廢水排放的管控，使得氧化鐵紅的生產(chǎn)產(chǎn)家由于廢水排放不達標而面臨停業(yè)整頓、關(guān)閉等問(wèn)題，因此氧化鐵紅行業(yè)亟需一種節約成本又可實(shí)現穩定脫酸脫氮的廢水處理方法。
1、實(shí)驗
1.1 實(shí)驗原理
硫酸根在水中屬于溶解性物質(zhì)，對于這類(lèi)物質(zhì)，如果可以先用某種方法將其變?yōu)椴蝗苄晕镔|(zhì)，然后再用絮凝沉淀法將其去除，在某些情況下，絮凝沉淀作用所形成的的絮體會(huì )將一些溶解性物質(zhì)吸附而發(fā)生共沉淀，這可以看做一種協(xié)同作用。因此，在氧化鐵紅廢水中先加入Ca(OH)2，Ca(OH)2與廢水中的硫酸根離子(SO42-)反應生成硫酸鈣(CaSO4)沉淀，即形成帶負電的硫酸鈣懸浮物，即去除硫酸根離子。反應式如下所示：
1.2 實(shí)驗材料
實(shí)驗儀器：毫克級電子分析天平、上海雷磁pH計(PHS-3C)、WFJ722可見(jiàn)分光光度計等。
實(shí)驗藥劑：氫氧化鈣(分析純)，鉻酸鋇(分析純)，36%鹽酸(分析純)，氨水(分析純)等。
1.3 試驗方法及步驟
本實(shí)驗按照氧化鈣與廢水中硫酸根離子摩爾比為1︰1，pH為6、7、8，反應時(shí)間為40min、60min、80min進(jìn)行多因素試驗，取100mL廢水，裝入250mL錐形瓶中，向其中加入相應比例的氫氧化鈣，用36%HCL調節pH，分別控制反應時(shí)間。用絡(luò )酸鋇光度法測量硫酸根的含量。
2、結果分析
2.1 工作曲線(xiàn)繪制
分別于150mL錐形瓶6個(gè)，分別加入0mL、1mL、2mL、4mL、6mL、8mLSO42-標準溶液，分別加水至50mL，向標準溶液中加入1mL2.5mol/L的鹽酸溶液，加熱煮沸5min，取下各加入5mL酸性鉻酸鋇溶液后，在煮沸5min。取下錐形瓶，稍冷卻后，逐滴加入氨水至檸檬黃色，再多加2滴。冷卻后，用慢性濾紙過(guò)濾，濾液收集于50mL比色管中，用蒸餾水洗滌錐形瓶及濾紙三次，濾紙收集于比色管中，用蒸餾水稀釋至標線(xiàn)。在420nm波長(cháng)，用10mm比色皿測量吸光度，所得線(xiàn)性回歸方程：A=0.425C-0.6649，R2=0.9992。
2.2 添加不同質(zhì)量的氫氧化鈣對硫酸根去除的影響
取5份200mL氧化鐵紅廢水，用36%HCL調節溶液的pH為6，反應時(shí)間60min。硫酸根的初始濃度是12g/L，設定添加氫氧化鈣的含量費分別為2g、2.5g、3g、3.5g、4g。待反應結束后，測量廢水中SO42-的濃度，計算SO42-去除率。結果如表1所示：隨著(zhù)氫氧化鈣濃度的增加，去除SO42-濃度先增加后減少，當添加3.5g氫氧化鈣時(shí)，廢水中的SO42-含量最低，m(SO42-)=2.1341g。去除率82.11%。
2.3 pH對硫酸根去除的影響
取5份200mL氧化鐵紅廢水，添加3g氫氧化鈣，反應時(shí)間60min。硫酸根的初始濃度是12g/L，用36%HCL調節溶液的pH。設定的pH分別為5、5.5、6、6.5、7，待反應結束后，測量廢水中SO42-的濃度，計算SO42-去除率。結果如表2所示：隨著(zhù)廢水中pH的增加，去除SO42-濃度先增加后減少，當pH為5.5時(shí)，廢水中的SO42-含量最低，m(SO42-)=1.9897g。去除率83.32%。
2.4 反應時(shí)間對硫酸根去除的影響
取5份200mL氧化鐵紅廢水，添加3g氫氧化鈣，用36%HCL調節溶液的pH為6，硫酸根的初始濃度是12g/L，設定反應時(shí)間分別為40min、60min、80min、100min、120min。待反應結束后，測量廢水中SO42-的濃度，計算SO42-去除率。結果如表3所示：隨著(zhù)廢水反應時(shí)間的增加，去除SO42-濃度趨勢不明顯，當反應時(shí)間為60min時(shí)，廢水中的SO42-含量最低，m(SO42-)=2.0613g。去除率82.72%。
2.5 正交實(shí)驗
為了探索氫氧化鈣、pH值、反應時(shí)間對廢水中硫酸根離子去除實(shí)驗的綜合影響，實(shí)驗采用L9(3,3)正交表進(jìn)行三因素三水平的正交實(shí)驗。選擇的因素水平表4。實(shí)驗結果如圖1、表2。
根據正交表，根據不同組別分別試驗，測量各廢水中SO42-的剩余含量，結果如圖一所示：第二組別時(shí)，廢水中廢水中SO42-的含量最高，去除率為72.59%。第四組別時(shí)，廢水中SO42-的含量最低，去除率80.92%。
正交表結果顯示氫氧化鈣含量、pH值、反應時(shí)間對硫酸根的測量結果均有影響，并且根據極差大小可確定三因素的影響程度，氫氧化鈣含量與pH對沉淀法測量硫酸根的影響最大，反應時(shí)間的影響相對較小。正交實(shí)驗的最優(yōu)組合是：m(Ca(OH)2)=3.3110g，pH=6，反應時(shí)間60min。廢水經(jīng)最優(yōu)條件處理后沉淀作用顯著(zhù)，硫酸根離子去除率可達80.92%。
3、結論及建議
(1)試驗研究氫氧化鈣含量、pH和反應時(shí)間對沉淀法去除硫酸根均有影響，其中氫氧化鈣含量的影響最為顯著(zhù)，且影響程度較大。正交實(shí)驗最優(yōu)組合是m(Ca(OH)2)=3.3110g，pH=6，反應時(shí)間60min。去除率可達80.92%。
(2)試驗中僅研究了對硫酸根的去除效果，未涉及到廢水中其他污染物。廢水中諸如氨氮、COD值等問(wèn)題還需進(jìn)一步協(xié)同去除。
(3)氧化鐵紅廢水的特殊性在于高濃度的硫酸根和氨氮，屬于低碳氮比型廢水，此類(lèi)廢水處理技術(shù)研發(fā)，對于具有相似水質(zhì)的其他廢水的處理提供試驗參考。（來(lái)源：維爾利環(huán)�？萍技瘓F股份有限公司）
