Fenton铁泥制备硫酸亚铁和聚合硫酸铁及其应用研究

摘要

随着环保形势的日趋严峻和国家对企业废水的排放标准的进一步提高，使很多现行废水处理的工艺已很难满足对污染物去除的要求。Fenton氧化技术对水体中有毒有害难降解的污染物具有较强的去除效果，但也同时存在污泥污染环境的问题，若不能得到妥善处置，会给水体和大气带来二次污染的问题。本文以广西某蔗渣制浆厂经过现有污水处理后的好氧出水再经Fenton处理后得到的Fenton铁泥为研究对象，对其特性进行研究，并探讨将铁泥中的铁制备成七水硫酸亚铁回用到Fenton体系中可行性，并进一步研究将Fenton铁泥制备成聚合硫酸铁用于酵母废水处理的可行性，得出以下结论:
　　 (1)通过对Fenton铁泥ICP-AES和SEM-EDS检测分析，发现Fenton铁泥中铁的总含量在50％以上，其中1.6％以亚铁离子形式存在，其它全为三价铁离子的形式存在，其他金属含量都比较低。因此，由Fenton氧化深度处理后所产生的Fenton铁泥可以进行铁元素的回收利用。
　　 (2)利用Fenton铁泥采用酸浸液还原的方法制备硫酸亚铁的最佳条件是:H2SO4浓度为25％，时间30min，温度保持在65～75℃之间制备酸浸液;以废铁屑作为还原剂，温度高于50℃，酸浸液中Fe3+的浓度低于2mol/L最佳;加入1∶1的乙醇有效缩短结晶时间，提高产品得率。得到的硫酸亚铁样品质量基本达到国标GB664-93化学试剂的纯度。
　　 (3)自制硫酸亚铁回用到Fenton法处理造纸废水的工艺的研究，Fenton氧化反应体系的最佳条件为:初始pH值为3，H2O2的投加量为0.6mL/L，FeSO4的投加量为10g/L，反应时间为30min，曝气20min，在此条件下，将制备得到硫酸亚铁与购买的分析纯硫酸亚铁作对比，用废铁屑和Fenton铁泥制备的硫酸亚铁对废水的CODcr去除率达74.9％，废水脱色率可以达80％。这说明用Fenton铁泥制备的硫酸亚铁完全可以用到Fenton法处理造纸废水的工艺中。
　　 (4)研究以Fenton铁泥为原料采用氯酸钠部分氧化法制备液体PFS的工艺最佳条件是:FeSO410g，NaClO3105％，温度为50～60℃，时间60min。所得液体PFS符合GB14591-2006要求的液体PFS产品。将产品用于酵母废水的处理，相同添加量下，其效果优于聚铝，低于市售的液体PFS。废水的CODcr去除效果相差较大，色度的去除效果相差不大。
　　 (5)研究以Fenton铁泥为原料制备的硫酸亚铁采用氯酸钠直接氧化法制备固体PFS的工艺最佳条件是:FeSO4、H2SO4与NaClO3摩尔比为1.0∶0.1∶0.18，温度为55～60℃，时间为90min，固化温度55～60℃。所得产品符合GB14591-2006要求的固体PFS产品。产品的红外测试，进一步证明了自制的产品是聚合硫酸铁。将产品用于酵母废水的处理，相同添加量下，废水的CODcr去除率效果优于聚铝，低于市售的固体PFS，色度的去除率效率三者相差不是很大。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 造纸废水的处理

1．1．1 造纸废水的处理现状及发展趋势

1．1．2 造纸废水深度处理的必要性

1．1．3 Fenton法处理造纸废水

1．2 污泥的处理现状及发展趋势

1．2．1 污泥的处理现状

1．2．2 污泥处理存在的问题

1．3 硫酸亚铁的制备

1．3．1 硫酸亚铁及其制备方法

1．3．2 酸浸液还原法制备硫酸亚铁

1．4 聚合硫酸铁的制备

1．4．1 聚合硫酸铁及应用

1．4．2 聚合硫酸铁的制备方法

1．5 酵母废水特点及处理方法

1．6 课题研究的目的及主要内容

1．6．1 课题研究的目的和意义

1．6．2 课题研究主要内容

第二章 造纸Fenton铁泥的成分特性分析

2．1 实验材料与仪器

2．1．1 实验原料与试剂

2．1．2 实验仪器

2．2 实验方法

2．2．1 污泥基本性质的测定

2．2．2 污泥主要化学组成(ICP-AES)检测分析

2．2．3 污泥SEM-EDS检测分析

2．3 结果与讨论

2．3．1 污泥基本性质比较

2．3．2 污泥化学组成ICP-AES检测分析

2．3．3 污泥SEM-EDS检测分析

2．4 本章小结

第三章 硫酸亚铁的制备及应用

3．1 实验材料与仪器

3．1．1 实验原料与试剂

3．1．2 实验仪器

3．2 实验及分析方法

3．2．1 实验方法

3．2．2 分析方法

3．3 硫酸亚铁制备的单因素结果分析

3．3．1 不同硫酸浓度对铁泥溶解率影响

3．3．2 不同反应时间对铁泥溶解率影响

3．3．3 不同反应温度对铁泥溶解率影响

3．3．4 还原铁粉和废铁屑对酸浸液中Fe3+的还原

3．3．5 不同乙醇添加量对硫酸亚铁结晶速度影响

3．3．6 硫酸亚铁产品质量分析

3．4 硫酸亚铁在FENTON体系的应用分析

3．4．1 H2O2加入量对Fenton体系处理效果的影响

3．4．2 FeSO4加入量对Fenton体系的处理效果影响

3．4．3 自制硫酸亚铁与分析纯硫酸亚铁处理效果对比

3．5 本章小结

第四章 液体聚合硫酸铁制备及应用

4．1 实验材料与仪器

4．1．1 实验原料与试剂

4．1．2 实验仪器

4．2 实验及分析方法

4．2．1 实验方法

4．2．2 分析方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 FeSO4加入量对PFS盐基度的影响

4．3．2 氧化剂加入量对PFS盐基度的影响

4．3．3 反应温度对PFS盐基度的影响

4．3．4 反应时间对PFS盐基度的影响

4．3．5 液体PFS质量分析

4．3．6 处理酵母废水的结果分析

4．4 本章小结

第五章 固体聚合硫酸铁制备及应用

5．1 实验材料与仪器

5．2 实验及分析方法

5．2．1 实验方法

5．2．2 分析方法

5．3 结果与讨论

5．3．1 加水量对PFS质量的影响

5．3．2 H2SO4加入量对产品质量的影响

5．3．3 氧化剂加入量对产品质量的影响

5．3．4 反应温度对产品质量的影响

5．3．5 反应时间对产品质量的影响

5．3．6 固化温度对PFS质量的影响

5．3．7 产品质量分析

5．3．8 处理酵母废水的结果分析

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 创新点

6．3 展望

参考文献

致谢

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