高铁酸盐复合药剂除藻的研究表明,单纯硫酸铝混凝对藻类的去除率不佳,20~50mg/L 的投药量,沉后水藻类的去除率仅为20%~30%,即使投加量上升到80mg/L 时也只有50%左右;而1.4mg/L 高铁酸盐预氧化1min 后加入80mg/L 的硫酸铝混凝,去除率可达到75%,且随预氧化时间的延长最高可达80%左右。苑宝玲针对以颤藻为主的深圳铁岗原水的实验表明,单纯PAC 混凝时,60mg/L 和84mg/L 加药量下,去除率分别为81.08%和79.57%,而1.2mg/L高铁酸盐预氧化后加入84mg/L 的PAC,去除率达到97.85%,提高了近20%;在与Cl2 和高锰酸钾预氧化除藻的比较中,高铁酸盐也较两者有更好的去除效果,同时不会产生二次污染。石颖等在研究pH 对高铁酸盐除藻影响的实验中指出,在pH=5 的条件下,单纯PAC 混凝最高可去除40%的藻类,而在混凝前投加1.5mg/L 高铁酸盐预氧化后,仅需10mg/L 的PAC 就可使沉后水的藻类去除率达到60%,继续增加PAC投量至40mg/L 时去除率达到最大,沉后水为90%,滤后水接近100%。
高铁酸盐除藻的反应机理
高铁酸盐对藻类良好的去除效果。是多方面协同作用的结果。首先,高铁酸盐的强氧化性能够破坏藻类细胞的结构。苑宝玲等在高铁酸盐去除颤藻的研究中发现:高铁酸盐预氧化使颤藻出现断裂现象,一根2细长藻丝被断裂成几小段,扰乱了藻类正常的生长和繁殖,从而达到除藻的作用;其次,高铁酸盐对藻类细胞的破坏,会刺激藻类细胞向外释放胞内物质,这些有机物可使藻类细胞发生部分凝聚,并可能在混凝过程中起到助凝剂的作用。第三,高铁酸盐水解生成的Fe(OH)3 胶体能够吸附到藻类细胞的表面,这会改变藻类细胞的表面性质,使藻类的活性和稳定性显著降低,同时增加其沉淀性,促进水中藻类的凝聚,提高后续工艺对藻类的去除效果。
高铁酸盐除藻的影响因素
在高铁酸盐除藻的过程中,反应体系的pH 值、高铁酸盐投加量以及水中存在的腐殖酸都会对整个反应产生影响。投药量主要是通过影响高铁酸盐与藻类的接触时间,对藻类的去除产生影响。微酸性条件有利于高铁酸盐对藻类的去除。在酸性条件下,高铁酸盐具有更强的氧化性,同时H+会促使水中FeO42-的分解,当pH 低于5时,水中的FeO42-将迅速分解,释放出Fe3+,其氧化和絮凝作用同时得到有效发挥,从而使高铁酸盐对藻类的去除更为有效。
腐殖酸会对藻类的混凝去除产生一定的影响,它会增加水中负电荷的密度,同时,水中离子化的酚羟基会与混凝剂水解的部分铝离子形成可溶性的络合物,降低了混凝效率,增加了混凝剂的投量。高铁酸钾能够破坏腐殖酸的酚羟基等酸性基团,同时水解产生大量带高价正电荷的中间产物,可以中和腐殖酸表面的电荷,提高了混凝剂的利用率,使藻类的混凝去除更为有效。
水中的有机污染物会对人体产生危害,同时还会对胶体产生严重的保护作用,不但增加了胶体表面电荷,也造成空间位阻效应,是影响混凝效果的主要因素。而高铁酸盐由于其所具有的多功能净水效能,可有效去除水中的有机污染物,并且不会造成二次污染,有较好的应用前景。