高铁酸钾去除饮用水中甲醛的研究
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摘 要：本文用正交试验法讨论了用高铁酸钾处理饮用水中微量甲醛的去除效果。其主要由高铁酸钾的用量、反应初始pH值条件和反应时间决定，最佳条件为溶液初始pH值5~6或9~10，加入甲醛质量2倍量的高铁酸钾，反应10min。
关键词：高铁酸钾 甲醛 COD
一、高铁酸钾在水处理方面的应用现状[1]
高铁酸钾作为一种新型高效的多功能水处理剂，具有氧化、吸附、絮凝、杀菌等功能，并且不生成次级污染。与目前环保方面通用的氧化剂二氧化锰、高锰酸钾、三氧化铬、重铬酸钾相比，高铁酸钾无重金属污染；与氯源消毒剂相比，它不会产生致癌、致畸的二氯甲烷、三氯甲烷化合物，也不会产生有异味的氯酚化合物，无游离氯对水生物呼吸作用的不良影响。因此，由于其强氧化性及溶于水时生成的氢氧化铁对各种离子的吸附作用，高铁酸钾在水处理方面将会有广阔的应用前景。
二、化学需氧量（CODcr）的测定方法[2]
化学需氧量（COD），是指在一定条件下，用强氧化剂处理水样时所消耗氧化剂的量，以氧的毫克/升来表示。化学需氧量反映了水中受还原性物质污染的程度。重铬酸钾法测定COD，是在强酸性溶液中，以一定量的重铬酸钾氧化水样中的还原性物质，过量的重铬酸钾以试亚铁灵做指示剂，用硫酸亚铁铵溶液回滴。根据用量算出水样中还原性物质消耗氧的量。
计算： CODcr（O2，mg/L）=（V0-V1）×C×8×1000/ V
式中：
C――硫酸亚铁铵标准溶液浓度（mol/L）；
V――水样体积（ml）；
V0――滴定空白时消耗硫酸亚铁铵溶液体积（ml）；
V1――滴定水样时消耗硫酸亚铁铵溶液体积（ml）；
8 ――氧（1/2 O）摩尔质量（g/mol）。
以二次重蒸水为溶剂，配制一定浓度的甲醛溶液，分别移取相同量的甲醛于六个锥形瓶中，用盐酸和氢氧化钾调节pH值，加入高铁酸钾并搅拌，静置一段时间，准确加入10.00mL重铬酸钾标准溶液及数粒小玻璃珠或沸石，连接磨口回流冷凝管，从冷凝管上口慢慢地加入30mL硫酸-硫酸银溶液，轻轻摇动锥形瓶使溶液混匀，加热，回流2h。冷却后，用90mL水冲洗冷凝管壁，取下锥形瓶。溶液总体积不得少于140mL，否则因酸度太大，滴定终点不明显。溶液再度冷却后，加3滴试亚铁灵指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，溶液的终点由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点，记录硫酸亚铁铵标准溶液的用量。测定水样的同时，以相同量的二次重蒸水，按同样操作步骤做空白实验。记录滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液的用量。
分别计算空白和处理后水样的CODcr值，并计算COD去除率。
COD去除率＝（COD－COD空白）／COD×100%
四、K2FeO4去除饮用水中微量甲醛影响因素的探索
1.反应时间对反应的影响
固定水样和高铁酸钾投入量（高铁酸钾与甲醛的质量比为2），pH值为5，分别反应5min，10min，20min，30min，40min，50min。测试不同的反应时间下，高铁酸钾对饮用水中甲醛的COD去除率的变化情况。结果如图4.1。
从图中可以看出，10min内，反应速度较快，以后速度减慢，20min时，反应基本完全。所以达到最佳去除效果的反应时间为10~15min。
2.初始pH值对反应的影响
固定水样和高铁酸钾投入量（高铁酸钾与甲醛的质量比为2），调节pH值分别为4，5，6，7，8，9，10反应10min，得COD去除率与溶液初始pH值的关系如图4.2。
可以看出，溶液初始pH值对高铁酸钾氧化效果影响很大，在弱酸性（pH值5~6）和（pH值9~10）条件下，高铁酸钾的氧化效果最好。这可能是因为在弱酸性条件下，H+存在易使高铁酸钾分子质子化，在分子内发生氧化还原反应并在瞬间完成，从而使得高铁酸钾的氧化性增强；而在碱性条件下高铁酸钾分解反应被抑制，能较稳定的存在，在反应过程中损失较少，从而有较高的氧化效果。
3.高铁酸钾投入量对反应的影响
固定水样和初始pH值（pH=6），分别按不同的高铁酸钾和甲醛的质量比加入高铁酸钾，反应10min。
结果表明，甲醛的去除效果与高铁酸钾的用量有关。高铁酸钾的用量越大，去除效果越好，高铁酸钾与甲醛的质量比为2时，去除效果能达到最好。一般情况下，高铁酸钾加入量为甲醛质量的2倍即可。
五、结语
高铁酸钾对饮用水中的微量甲醛的去除效果主要由高铁酸钾的用量、反应初始pH值条件和反应时间决定。最佳条件为溶液初始pH值5-6或9-10，加入甲醛质量2倍量的高铁酸钾，反应10min。考虑到对饮用水污染的处理大多在室温下，所以没有探索温度对反应的影响。因时间问题，也未能探索高铁酸钾浓度对去除效果的影响。
高铁酸钾作为一种新型水处理剂，其在水处理中的安全、高效和多功能性日益为人们所认识，也吸引越来越多的环保工作者从事高铁酸钾的研究。虽然目前化工厂中还没有把高铁酸钾投入实际生产，但作为一种高效、安全的污水处理剂，必将为我国水处理工业和环境保护作贡献。
参考文献：
[1] 马荣华，刘春涛；高铁酸钾的制备及在水处理中的应用[J]，水处理技术，2003，29（3）:12-14
[2] 国家环保局.水和废水监测分析方法（第3版）[M].北京:中国环境科学出版社，1989.