高铁酸钠对生活污水中阴离子合成洗涤剂的去除研究

崔 鹏，王 永，陈文艺

高铁酸钠对生活污水中阴离子合成洗涤剂的去除研究

崔 鹏1，王 永2，陈文艺1

（1.黄河水利职业技术学院，河南 开封 475003；2.中铁上海工程局集团第五工程有限公司，上海 200436）

通过自制的高铁酸钠对生活污水中的阴离子合成洗涤剂进行去除实验研究。采用国标方法亚甲蓝分光光度法进行测定，结果发现：高铁酸钠对生活污水中的阴离子合成洗涤剂有较好的去除作用，每100mL生活污水中，加入10mL浓度为1.41 g／L的高铁酸钠，水样中阴离子合成洗涤剂的去除率为69.28%。

亚甲蓝分光光度法；阴离子合成洗涤剂；高铁酸钠

0 引言

生活污水中的阴离子合成洗涤剂类物质被我国环境标准列为第二类污染物质。由于合成洗涤剂具有亲水、亲油基团，难从溶液中分离除去，往往随工业以及生活废水排入环境中。生活中常用的洗涤产品是生活污水中阴离子合成洗涤剂的主要来源，有关数据显示：1995年，我国洗涤产品总产量为74.6万t，2000年增长到123.7万t，2005年增长到186.9万t，到2010年已经达到了218.9万t［1］。阴离子合成洗涤剂进入水体后，不仅导致水体水质恶化，危及到水中动植物的生理健康，同时也会大大影响到水体环境的美观。调查显示，当水体中阴离子合成洗涤剂浓度达到2mg／L时，就会使水体表面产生大量泡沫。泡沫的形成会阻断水体与大气的交换，以致溶解氧降低，水质恶化，甚至发出臭味，使水体自净能力受阻［2］。另外，进入水体后的阴离子合成洗涤剂会与水体中的其他污染物结合，形成胶体颗粒，影响水体的生活污水的物理化学性质，从而影响到水体中渔业的发展情况。因此，对生活污水中阴离子合成洗涤剂的处理及排放的控制显得尤为重要。

高铁酸盐作为新兴的净水材料，是近期众多研究者关注的热点。由于高铁酸盐是六价铁盐，具有较强的氧化性，对环境和生物无毒害作用，并且可以起到絮凝的效果，是一种绿色环保净水剂。国内有不少研究者在高铁酸盐的制备及净水方面做了许多研究，但针对阴离子合成洗涤剂的较少［3～5］。

本文研究了高铁酸钠对生活污水中阴离子合成洗涤剂的去除作用，并探讨了最佳实验条件，确定了净水投加高铁酸钠的最佳用量。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

实验所用仪器包括：紫外可见分光光度TU-1810型（上海美谱达仪器有限公司生产）、电子搅拌器JJ-1型（湖北省潜江市梅宇仪器有限公司生产）、电子天平BSA124S型 （METTLER TOLLEDO公司生产）。

实验所用试剂包括：三氯甲烷、亚甲蓝溶液、十二烷基苯磺酸钠。试剂配制方法均来自于《生活饮用水卫生标准》2006版。

1.2 实验步骤

1.2.1 水样预处理

取多份100.00mL的污水水样，测定其pH值为7.04。实验室温度为23.0℃，湿度为49.0%，水温12.0℃，浊度6.68NTU。在每份水样中，加入不同体积浓度为1.41 g／L的高铁酸钠溶液，待测。

1.2.2 阴离子合成洗涤剂标准曲线的绘制

（1）取125mL分液漏斗7个，分别加入十二烷基苯磺酸钠标准使用液 （10μg／mL）0.00mL、0.50 mL、1.00mL、2.00mL、3.00mL、4.00mL和5.00mL，用纯水稀释至50.00mL。

（2）向标准系列中各加3滴酚酞溶液，逐滴加入氢氧化钠溶液，使水样呈碱性。再逐滴加入硫酸溶液，使红色刚刚褪去。然后，各加入5.00mL三氯甲烷和10.00mL亚甲蓝溶液，猛烈振摇0.5min，放置分层。若水相中蓝色耗尽，则应另取少量水样重新测定。

（3）将三氯甲烷放入第二套分液漏斗中，并向其中加入25.00mL洗涤液，猛烈振摇0.5min，静置分层。在分液漏斗颈部，塞入少许洁净的玻璃棉滤除水珠，将三氯甲烷缓缓放入25mL比色管中。再各加5.00mL三氯甲烷于分液漏斗中，振荡放置分层后，合并三氯甲烷于25mL比色管中。最后，用三氯甲烷稀释至刻度。

（4）在650 nm波长处，用3 cm比色皿，以三氯甲烷作为参比液，测量标准系列的吸光度。

（5）测得的吸光度减去零浓度空白管的吸光度，得到校正吸光度。以阴离子合成洗涤剂含量（mg／L）为横坐标，以校正吸光度为纵坐标，做校准曲线，数据如表1所示，标准曲线如图1所示。由标准曲线获得回归方程为y＝0.2121x+0.0092，其相关系数R2＝0.9995。由此证明曲线的相关性较好。

表1 阴离子合成洗涤剂标准曲线数据Table 1 Anion synthetic detergent standard curve data

图1 阴离子合成洗涤剂标准曲线Fig.1 Anionic synthetic detergent standard curve

1.2.3 结果的表示

实验结果的计算公式为

式中：ρ（DBS）为水样中阴离子合成洗涤剂（十二烷基苯磺酸钠）的质量浓度，mg／L；m为从工作曲线上查得阴离子合成洗涤剂的质量，μg；v为水样体积，mL。

1.2.4 实验条件的选择

（1）反应时间的选择。室温条件下，在水样（原始浓度为5.86mg／L）中加入10.00mL浓度为1.41g／L的高铁酸钠，超声震荡不同的时间，测定水样的阴离子合成洗涤剂，并计算去除率，结果如图2所示。由图2可以看出，随着超声时间的增加，阴离子合成洗涤剂的去除率先提高，过了20min后，去除率开始下降。这可能是由于高铁酸钠本身不够稳定，超声时间过长会使其分解造成的。因此，超声震荡时间最佳为20min。

表2 不同超声时间阴离子合成洗涤剂的去除率Table 2 Removal rate of anionic synthetic detergent of different ultrasonic time

图2 阴离子合成洗涤剂的去除率随超声时间的变化趋势Fig.2 Variation trend of anionic synthetic detergent removal rate of different ultrasonic time

（2）pH的选择。室温条件下，用稀硫酸调节水样的pH值，然后加入10.00mL浓度为1.41 g／L的高铁酸钠，超声震荡20min，测定水样的阴离子合成洗涤剂，并计算去除率，其结果如表3所示，阴离子合成洗涤剂的去除率随pH的变化趋势如图3所示。由表3和图3可以看出，在pH值为6.0时，去除率超过了 55%，当 pH值＝7.0时，去除率达到了69.28%，随着pH值的增加，去除率又而逐渐降低。这可能是是由于溶液偏碱性以后，高铁酸钠更为稳定，反而影响其活性造成的。

表3 不同pH值阴离子合成洗涤剂的测定结果Table 3 Testing results of anionic synthetic detergent of different pH values

图3 阴离子合成洗涤剂的去除率随pH的变化趋势Fig.3 Variation trend of anionic synthetic detergent removal rate of different pH values

2 结果与讨论

加入不同体积自制的高铁酸钠溶液，测定其阴离子合成洗涤剂，计算去除率，比较去除效果，测定结果如表4所示，去除率的变化趋势如图4所示。由表4和图4可以看出，没有加入高铁酸钠处理前的生活污水水样中阴离子合成洗涤剂的原始浓度为5.86mg／L，加入不同体积的高铁酸钠以后，水样中阴离子合成洗涤剂的浓度随着加入量的增加而递减，水样中阴离子合成洗涤剂的去除率逐渐增加。

由图4阴离子合成洗涤剂去除率的变化趋势可以看出，每100.00mL生活污水水样中，随着加入高铁酸钠溶液的体积增大，阴离子合成洗涤剂的去除率逐渐增加，且在加入量为10.00mL时，水样中阴离子合成洗涤剂的含量为1.80mg／L，去除率已达到69.28%，之后逐渐趋于平缓。所以，每100.00mL生活污水水样中，加入10.00mL浓度为1.41 g／L的高铁酸钠可以较好的降低水样中阴离子合成洗涤剂的含量，且试剂投加量较小，既达到了净水的要求，又节约了原材料的成本。

表4 加入高铁酸盐后阴离子合成洗涤剂的测定结果Table 4 Testing results of anionic synthetic detergent of adding ferrate

图4 阴离子合成洗涤剂去除率随高铁酸盐体积增加的变化趋势Fig.4 Variation trend of anionic synthetic detergent removal rate

3 结语

本研究探讨了高铁酸钠对生活污水中阴离子合成洗涤剂的去除，确定了最佳实验条件、最佳试剂投放量等，并对其去除率进行了计算。通过计算发现，高铁酸钠对生活污水中的阴离子合成洗涤剂的去除效果较好，处理后的生活污水完全达到国标标准中污水排放的要求。

［1］赵书林，李舒婷.工业废水中阴离子表面活性剂的分光光度法测定［J］.分析科学学报，2003，06（2）：38-49.

［2］姜安玺，夏冰，李亚选.表面活性剂 LAS废水处理研究进展［J］.安全与环境学报，2004，4（2）：82-85.

［3］陈西良，李党生，陈欣.微博辐照辅助次氯酸盐氧化法制备高铁酸盐溶液［J］.广东化工，2014，17（41）：73-74.

［4］崔鹏，张向远，刘斌.高铁酸盐对生活污水脱氮除磷效果研究［J］.黄河水利职业技术学院学报，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.

[责任编辑 杨明庆]

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

黄河水利职业技术学院科研基金项目：高铁酸盐对校区污水净化的扩大试验研究（2013KXJS010）。

崔 鹏（1977-），女，河南开封人，讲师，硕士，主要从事化学、环境类专业的教学与研究工作。