高鐵酸鈉對(duì)生活污水中陰離子合成洗滌劑的去除研究

崔 鵬，王 永，陳文藝

高鐵酸鈉對(duì)生活污水中陰離子合成洗滌劑的去除研究

崔 鵬1，王 永2，陳文藝1

（1.黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 開封 475003；2.中鐵上海工程局集團(tuán)第五工程有限公司，上海 200436）

通過自制的高鐵酸鈉對(duì)生活污水中的陰離子合成洗滌劑進(jìn)行去除實(shí)驗(yàn)研究。采用國(guó)標(biāo)方法亞甲藍(lán)分光光度法進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：高鐵酸鈉對(duì)生活污水中的陰離子合成洗滌劑有較好的去除作用，每100mL生活污水中，加入10mL濃度為1.41 g／L的高鐵酸鈉，水樣中陰離子合成洗滌劑的去除率為69.28%。

亞甲藍(lán)分光光度法；陰離子合成洗滌劑；高鐵酸鈉

0 引言

生活污水中的陰離子合成洗滌劑類物質(zhì)被我國(guó)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)列為第二類污染物質(zhì)。由于合成洗滌劑具有親水、親油基團(tuán)，難從溶液中分離除去，往往隨工業(yè)以及生活廢水排入環(huán)境中。生活中常用的洗滌產(chǎn)品是生活污水中陰離子合成洗滌劑的主要來(lái)源，有關(guān)數(shù)據(jù)顯示：1995年，我國(guó)洗滌產(chǎn)品總產(chǎn)量為74.6萬(wàn)t，2000年增長(zhǎng)到123.7萬(wàn)t，2005年增長(zhǎng)到186.9萬(wàn)t，到2010年已經(jīng)達(dá)到了218.9萬(wàn)t［1］。陰離子合成洗滌劑進(jìn)入水體后，不僅導(dǎo)致水體水質(zhì)惡化，危及到水中動(dòng)植物的生理健康，同時(shí)也會(huì)大大影響到水體環(huán)境的美觀。調(diào)查顯示，當(dāng)水體中陰離子合成洗滌劑濃度達(dá)到2mg／L時(shí)，就會(huì)使水體表面產(chǎn)生大量泡沫。泡沫的形成會(huì)阻斷水體與大氣的交換，以致溶解氧降低，水質(zhì)惡化，甚至發(fā)出臭味，使水體自凈能力受阻［2］。另外，進(jìn)入水體后的陰離子合成洗滌劑會(huì)與水體中的其他污染物結(jié)合，形成膠體顆粒，影響水體的生活污水的物理化學(xué)性質(zhì)，從而影響到水體中漁業(yè)的發(fā)展情況。因此，對(duì)生活污水中陰離子合成洗滌劑的處理及排放的控制顯得尤為重要。

高鐵酸鹽作為新興的凈水材料，是近期眾多研究者關(guān)注的熱點(diǎn)。由于高鐵酸鹽是六價(jià)鐵鹽，具有較強(qiáng)的氧化性，對(duì)環(huán)境和生物無(wú)毒害作用，并且可以起到絮凝的效果，是一種綠色環(huán)保凈水劑。國(guó)內(nèi)有不少研究者在高鐵酸鹽的制備及凈水方面做了許多研究，但針對(duì)陰離子合成洗滌劑的較少［3～5］。

本文研究了高鐵酸鈉對(duì)生活污水中陰離子合成洗滌劑的去除作用，并探討了最佳實(shí)驗(yàn)條件，確定了凈水投加高鐵酸鈉的最佳用量。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

實(shí)驗(yàn)所用儀器包括：紫外可見分光光度TU-1810型（上海美譜達(dá)儀器有限公司生產(chǎn)）、電子攪拌器JJ-1型（湖北省潛江市梅宇儀器有限公司生產(chǎn)）、電子天平BSA124S型 （METTLER TOLLEDO公司生產(chǎn)）。

實(shí)驗(yàn)所用試劑包括：三氯甲烷、亞甲藍(lán)溶液、十二烷基苯磺酸鈉。試劑配制方法均來(lái)自于《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》2006版。

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

1.2.1 水樣預(yù)處理

取多份100.00mL的污水水樣，測(cè)定其pH值為7.04。實(shí)驗(yàn)室溫度為23.0℃，濕度為49.0%，水溫12.0℃，濁度6.68NTU。在每份水樣中，加入不同體積濃度為1.41 g／L的高鐵酸鈉溶液，待測(cè)。

1.2.2 陰離子合成洗滌劑標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

（1）取125mL分液漏斗7個(gè)，分別加入十二烷基苯磺酸鈉標(biāo)準(zhǔn)使用液 （10μg／mL）0.00mL、0.50 mL、1.00mL、2.00mL、3.00mL、4.00mL和5.00mL，用純水稀釋至50.00mL。

（2）向標(biāo)準(zhǔn)系列中各加3滴酚酞溶液，逐滴加入氫氧化鈉溶液，使水樣呈堿性。再逐滴加入硫酸溶液，使紅色剛剛褪去。然后，各加入5.00mL三氯甲烷和10.00mL亞甲藍(lán)溶液，猛烈振搖0.5min，放置分層。若水相中藍(lán)色耗盡，則應(yīng)另取少量水樣重新測(cè)定。

（3）將三氯甲烷放入第二套分液漏斗中，并向其中加入25.00mL洗滌液，猛烈振搖0.5min，靜置分層。在分液漏斗頸部，塞入少許潔凈的玻璃棉濾除水珠，將三氯甲烷緩緩放入25mL比色管中。再各加5.00mL三氯甲烷于分液漏斗中，振蕩放置分層后，合并三氯甲烷于25mL比色管中。最后，用三氯甲烷稀釋至刻度。

（4）在650 nm波長(zhǎng)處，用3 cm比色皿，以三氯甲烷作為參比液，測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)系列的吸光度。

（5）測(cè)得的吸光度減去零濃度空白管的吸光度，得到校正吸光度。以陰離子合成洗滌劑含量（mg／L）為橫坐標(biāo)，以校正吸光度為縱坐標(biāo)，做校準(zhǔn)曲線，數(shù)據(jù)如表1所示，標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖1所示。由標(biāo)準(zhǔn)曲線獲得回歸方程為y＝0.2121x+0.0092，其相關(guān)系數(shù)R2＝0.9995。由此證明曲線的相關(guān)性較好。

表1 陰離子合成洗滌劑標(biāo)準(zhǔn)曲線數(shù)據(jù)Table 1 Anion synthetic detergent standard curve data

圖1 陰離子合成洗滌劑標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 Anionic synthetic detergent standard curve

1.2.3 結(jié)果的表示

實(shí)驗(yàn)結(jié)果的計(jì)算公式為

式中：ρ（DBS）為水樣中陰離子合成洗滌劑（十二烷基苯磺酸鈉）的質(zhì)量濃度，mg／L；m為從工作曲線上查得陰離子合成洗滌劑的質(zhì)量，μg；v為水樣體積，mL。

1.2.4 實(shí)驗(yàn)條件的選擇

（1）反應(yīng)時(shí)間的選擇。室溫條件下，在水樣（原始濃度為5.86mg／L）中加入10.00mL濃度為1.41g／L的高鐵酸鈉，超聲震蕩不同的時(shí)間，測(cè)定水樣的陰離子合成洗滌劑，并計(jì)算去除率，結(jié)果如圖2所示。由圖2可以看出，隨著超聲時(shí)間的增加，陰離子合成洗滌劑的去除率先提高，過了20min后，去除率開始下降。這可能是由于高鐵酸鈉本身不夠穩(wěn)定，超聲時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)使其分解造成的。因此，超聲震蕩時(shí)間最佳為20min。

表2 不同超聲時(shí)間陰離子合成洗滌劑的去除率Table 2 Removal rate of anionic synthetic detergent of different ultrasonic time

圖2 陰離子合成洗滌劑的去除率隨超聲時(shí)間的變化趨勢(shì)Fig.2 Variation trend of anionic synthetic detergent removal rate of different ultrasonic time

（2）pH的選擇。室溫條件下，用稀硫酸調(diào)節(jié)水樣的pH值，然后加入10.00mL濃度為1.41 g／L的高鐵酸鈉，超聲震蕩20min，測(cè)定水樣的陰離子合成洗滌劑，并計(jì)算去除率，其結(jié)果如表3所示，陰離子合成洗滌劑的去除率隨pH的變化趨勢(shì)如圖3所示。由表3和圖3可以看出，在pH值為6.0時(shí)，去除率超過了 55%，當(dāng) pH值＝7.0時(shí)，去除率達(dá)到了69.28%，隨著pH值的增加，去除率又而逐漸降低。這可能是是由于溶液偏堿性以后，高鐵酸鈉更為穩(wěn)定，反而影響其活性造成的。

表3 不同pH值陰離子合成洗滌劑的測(cè)定結(jié)果Table 3 Testing results of anionic synthetic detergent of different pH values

圖3 陰離子合成洗滌劑的去除率隨pH的變化趨勢(shì)Fig.3 Variation trend of anionic synthetic detergent removal rate of different pH values

2 結(jié)果與討論

加入不同體積自制的高鐵酸鈉溶液，測(cè)定其陰離子合成洗滌劑，計(jì)算去除率，比較去除效果，測(cè)定結(jié)果如表4所示，去除率的變化趨勢(shì)如圖4所示。由表4和圖4可以看出，沒有加入高鐵酸鈉處理前的生活污水水樣中陰離子合成洗滌劑的原始濃度為5.86mg／L，加入不同體積的高鐵酸鈉以后，水樣中陰離子合成洗滌劑的濃度隨著加入量的增加而遞減，水樣中陰離子合成洗滌劑的去除率逐漸增加。

由圖4陰離子合成洗滌劑去除率的變化趨勢(shì)可以看出，每100.00mL生活污水水樣中，隨著加入高鐵酸鈉溶液的體積增大，陰離子合成洗滌劑的去除率逐漸增加，且在加入量為10.00mL時(shí)，水樣中陰離子合成洗滌劑的含量為1.80mg／L，去除率已達(dá)到69.28%，之后逐漸趨于平緩。所以，每100.00mL生活污水水樣中，加入10.00mL濃度為1.41 g／L的高鐵酸鈉可以較好的降低水樣中陰離子合成洗滌劑的含量，且試劑投加量較小，既達(dá)到了凈水的要求，又節(jié)約了原材料的成本。

表4 加入高鐵酸鹽后陰離子合成洗滌劑的測(cè)定結(jié)果Table 4 Testing results of anionic synthetic detergent of adding ferrate

圖4 陰離子合成洗滌劑去除率隨高鐵酸鹽體積增加的變化趨勢(shì)Fig.4 Variation trend of anionic synthetic detergent removal rate

3 結(jié)語(yǔ)

本研究探討了高鐵酸鈉對(duì)生活污水中陰離子合成洗滌劑的去除，確定了最佳實(shí)驗(yàn)條件、最佳試劑投放量等，并對(duì)其去除率進(jìn)行了計(jì)算。通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，高鐵酸鈉對(duì)生活污水中的陰離子合成洗滌劑的去除效果較好，處理后的生活污水完全達(dá)到國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)中污水排放的要求。

［1］趙書林，李舒婷.工業(yè)廢水中陰離子表面活性劑的分光光度法測(cè)定［J］.分析科學(xué)學(xué)報(bào)，2003，06（2）：38-49.

［2］姜安璽，夏冰，李亞選.表面活性劑 LAS廢水處理研究進(jìn)展［J］.安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2004，4（2）：82-85.

［3］陳西良，李黨生，陳欣.微博輻照輔助次氯酸鹽氧化法制備高鐵酸鹽溶液［J］.廣東化工，2014，17（41）：73-74.

［4］崔鵬，張向遠(yuǎn)，劉斌.高鐵酸鹽對(duì)生活污水脫氮除磷效果研究［J］.黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，25（3）：49-51.

［5］Peng Cui，Shanshan Chen，Dangsheng Li，Peng Zhao. Preparation of sodium ferrate by M icarowave metheod［J］.Advanced Materials Research Vols.781-784（201）. 2225-2228.

[責(zé)任編輯 楊明慶]

Research on Removal of Sodium Ferrate to Anionic Synthetic Detergent in Domestic Sewage

Cui Peng1,Wang Yong2,Chen Yongyi1
(1.Yellow River Conservancy Technical Institute,Kaifeng 475004,Henan,China; 2.The Fifth Engineering Company Limited of Shanghai Civil Engineering Co.,Ltd of CREC,Shanghai 200436,China)

With the removal test research of self-regulating sodium ferrate to anionic synthetic detergent in domestic sewage,by the international standard Methylene Blue Spectrophotometric method,we find out that: Sodium ferrate has a better removal effect on anionic synthetic detergent in domestic sewage,if we add 10m l concentration of sodium ferrate is 1.41 g/L into per 100 ml of domestic sewage,we can make the removal rate of anion synthetic detergent in the samples reach 69.28%.

Methylene Blue Spectrophotometric Method;anionic synthetic detergent;sodium ferrate

X703

A

1008-486X（2015）03-0051-04

2015-01-05

黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研基金項(xiàng)目：高鐵酸鹽對(duì)校區(qū)污水凈化的擴(kuò)大試驗(yàn)研究（2013KXJS010）。

崔 鵬（1977-），女，河南開封人，講師，碩士，主要從事化學(xué)、環(huán)境類專業(yè)的教學(xué)與研究工作。