高铁酸钾氧化处理高浓度农药废水的研究

孙敬权， 尚鸿艳

（利民化工股份有限公司， 江苏 新沂 221400）

0 引言

高铁酸钾是一种强氧化剂，其氧化性仅次于F2，OH·、原子氧[1]，可以氧化大部分有机物[2-4]。高铁酸钾在酸性和碱性水溶液中的标准电极电势分别是2.2 V和0.72 V，在碱性水溶液中的稳定性更高[5]。作为一种新型、高效、多功能的绿色水处理药剂，高铁酸钾在很宽的pH值范围都能取得很好的氧化效果，且处理时间短，所以在工业废水处理方面具有广阔的应用前景[6-8]。

农药废水有机物含量高、成分复杂、毒性大、色度高、可生化性差[9]，在进入生化处理系统前，必须进行适当的预处理以降低部分有机物并提高其可生化性。随着农药废水排放量的日益增加和废水排放标准的日趋严格，如何高效、低成本地处理高浓度、难于生物降解的农药废水已经成为当前研究的热点[10-12]。

基于此，笔者利用高铁酸钾氧化处理霜脲氰三效蒸发出水，并探讨高铁酸钾投加量、反应时间、反应初始pH值和废水初始浓度对实验结果的影响，以期寻找出高铁酸钾氧化处理该废水的最佳反应条件，从而为农药废水的高铁酸钾氧化处理提供技术参考。

1 实验部分

1.1 实验材料

实验废水取自利民化工股份有限公司的霜脲氰蒸出水，NH3-N质量浓度为1 871 mg/L，CODCr质量浓度为21 304.8 mg/L，pH值为8～9。

试剂：高铁酸钾（分析纯），NaOH（30%），H2SO4（20%）。

仪器：1 000 mL玻璃烧杯，磁力搅拌器等。

1.2 实验方法

为考察某种因素对高铁酸钾氧化处理农药废水效果的影响，采用单因素影响实验，即根据文献数据选择处理效果相对较好的实验条件，固定其他反应条件，考察某单一因素对高铁酸钾处理农药废水效果的影响。

分析方法：NH3-N采用HJ 535—2009纳氏试剂分光光度法测定；CODCr采用GB 11894—89重铬酸钾法测定；pH值用pH试纸监测。

2 实验结果与讨论

2.1 废水初始浓度

将废水分别稀释 1，2，4，6，8，10 倍，各取 500 mL于烧杯中，调节pH值=4，每升废水高铁酸钾投加量为2 g，常温下搅拌反应40 min后取上清液做CODCr及NH3-N测定，实验结果见图1。

图1 废水初始浓度对CODCr及NH3-N去除率的影响

由图1可知，废水初始浓度对CODCr及NH3-N去除率影响较大，这是因为，废水初始浓度低，较多的高铁酸根离子与水分子反应，从而阻碍了其与有机物的充分接触反应，使处理效果变差；废水初始浓度高，高铁酸根离子不足以氧化全部的有机物，处理效果也不理想。所以，废水最佳初始浓度为原废水稀释 6 倍后的浓度（ρ（CODCr）=3 550.8 mg/L，ρ（NH3-N）=311.83 mg/L）。

2.2 高铁酸钾投加量

分取稀释6倍的500 mL废水于烧杯中，调节pH值=4，每升废水高铁酸钾投加量分别为0.5，1.0，1.5，2.0，2.5 g，常温下搅拌反应40 min后取上清液做CODCr及NH3-N测定，实验结果见图2。

图2 高铁酸钾投加量对CODCr及NH3-N去除率的影响

由图2可知，随着高铁酸钾投加量的增加，CODCr及NH3-N去除率逐渐升高，当每升废水高铁酸钾投加量为2.0 g时，CODCr及NH3-N去除率分别达到48.30%和51.91%，再增加高铁酸钾的投加量，去除率呈下降趋势。原因分析如下：当高铁酸钾超过氧化有机物的最佳投加量时，自身的稳定性变差，分解产生的Fe(OH)3絮凝部分有机物，而过多的Fe(OH)3会吸附一些不易沉降的有机物，悬浮在水中，影响CODCr及NH3-N的去除效果。

2.3 废水初始pH

分取稀释6倍的500 mL废水于烧杯中，调节pH 值 =2，4，6，8，10，12，每升高铁酸钾投加量为2 g，常温下搅拌反应40 min后取上清液做CODCr及NH3-N测定，实验结果见图3。

图3 废水初始pH对CODCr及NH3-N去除率的影响

由图3可知，高铁酸钾氧化降解废水中的CODCr及NH3-N浓度受pH值影响较大。理论上，高铁酸钾酸性条件下的氧化还原电位（2.2 V）远大于碱性条件下的（0.72 V），所以酸性条件更利于有机物的降解。但是，pH值过低时，高铁酸钾不稳定，从而影响有机物的去除；而pH值过高，高铁酸钾的氧化能力不强。因此，确定高铁酸钾氧化废水的最佳初始pH值为4。

2.4 反应时间

分取稀释6倍的500 mL废水于烧杯中，调节pH值=4，每升废水高铁酸钾投加量为2 g，常温下搅拌反应 10，20，30，40，50，60 min 后取上清液做CODCr及NH3-N测定，实验结果见图4。

图4 反应时间对CODCr及NH3-N去除率的影响

由图4可知，随着反应时间的增加，CODCr及NH3-N去除率先明显提高后趋于稳定。这是因为反应开始时高铁酸钾和废水中的有机物浓度较大，反应的动力大，速度快；随着反应的进行，高铁酸钾和废水中的有机物浓度逐渐减小，反应的动力减小，速度减慢。确定最佳反应时间为40 min。

3 结论

对于废水中有机物的降解，高铁酸钾由于其极强的氧化性及独特的水处理功能，有望成为新一代绿色的水处理剂。本文以霜脲氰农药废水为研究对象，确定高铁酸钾氧化霜脲氰废水的最佳条件为：废水初始CODCr质量浓度为3 550.8 mg/L，NH3-N质量浓度为311.83 mg/L，每升废水高铁酸钾投加量为2 g，废水初始pH值为4，反应时间40 min。CODCr去除率最高达48.3%，NH3-N去除率最高为51.91%。