聚合硫酸鐵對水中銻微污染的深度去除——鐵基混凝劑的“精準打擊”
銻(Sb)作為一種廣泛應用于阻燃劑、電池和聚酯纖維等工業領域的重金屬元素,正日益成為地表水污染的重要威脅。常規混凝處理中,鋁系混凝劑長期占據主導地位,但面對銻這一“難纏”的污染物,鐵基混凝劑——尤其是聚合硫酸鐵(PFS)——展現出了令人矚目的優勢。
較新研究表明,在pH為6、鐵/鋁原子投加量為20 mg/L的條件下,PFS處理含銻微污染水體(100 μg/L)的去除率高達98.96%,出水水質可達到飲用水標準(<5 μg/L);而聚合硫酸鋁(PAS)的去除率僅為28.35%。如此懸殊的差距背后,隱藏著深刻的機理差異。
研究發現,PFS之所以對銻具有更強的去除能力,關鍵在于其水解產生的帶正電荷絮體與帶負電荷的銻酸根離子(Sb(V))具有更強的結合能力。這種強結合力使PFS混凝過程中釋放出更多的氫離子,導致溶液pH降幅顯著大于PAS。從去除機制來看,PAS由于與Sb(V)的結合能力較弱,主要依靠吸附和共沉淀的協同作用;而PFS則憑借更強的結合能力,以吸附為主導機制實現高效去除。
然而,現實水體中的共存離子往往對混凝效果構成干擾。研究證實,水中的碳酸根和磷酸根離子會顯著削弱PFS和PAS的混凝效果,這源于它們與帶負電荷的Sb(V)競爭帶正電荷絮體的結合位點。這一發現對實際工程應用具有重要指導意義——在處理含銻廢水時,需充分考慮水體中陰離子的背景濃度,必要時進行預處理或調整投加策略。
掃描電鏡、X射線衍射和X射線光電子能譜等表征手段進一步證實,Sb(V)可有效結合在PFS和PAS產生的絮體中。這一研究不僅揭示了PFS與PAS去除銻的差異性機制,更為含銻廢水的混凝處理提供了堅實的實驗數據和理論支撐。在水體重金屬污染應急處理中,PFS正從傳統的“通用混凝劑”向“精準功能材料”轉型。
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