一种利用亚硫酸盐快速除铁的方法

本发明属于水处理，涉及一种含铁废水或地下水的快速处理新方法，包括含铁工业废水、反渗透浓水和地下水等。

背景技术：

1、亚硫酸盐在工业、食品工业、环保等领域都有广泛的应用。包括na2so3，k2so3，caso3等。亚硫酸盐是一类很早即在世界范围内广泛使用的食品添加剂，可作为食品漂白剂，防腐剂；可抑制非酶褐变和酶促褐变，防止食品褐变，使水果不至黑变，还能防止鲜虾生成黑斑；在酸性介质中，还是十分有效的抗菌剂。亚硫酸盐还可用于漂白、防腐、抗氧化等多种工业和化学过程。

2、铁元素广泛存在于地表水和地下水等自然介质中，主要以铁氧化物、三价铁胶体和溶解态的二价铁等形态分布。我国东北某些地区的地下水中总铁含量达到了15mg/l，我国《生活饮用水卫生标准》(gb5749-2022)中要求铁的含量不得超过0.3mg/l；当水中铁含量超标时，会影响水质的感官，易出现黄水或浑浊的现象。同时我国是钢铁生产大国，每年生产数量庞大的含铁钢铁废水。《钢铁工业污染物排放标准》(gb13456-2012)要求钢铁厂直接排放的总铁含量不得超过10mg/l。因此，地下水和钢铁工业废水高效除铁技术开发是现实需求。

3、目前水中除铁工艺主要包括混凝法、化学沉淀法和锰砂过滤法。混凝法需要投加高成本混凝剂，主要去除铁氧化物和三价铁胶体，对溶解态的二价铁效果较差；化学沉淀法往往需要投加高成本的化学氧化剂，但是化学氧化剂的实际使用效率较低，并且不能实现铁盐的快速沉淀；锰砂过滤法适用于地下水的深度处理，不适合高浓度的工业废水。为此，有必要寻找一种满足经济、高效、普适且操作简单的快速除铁方法。

4、目前尚未有亚硫酸盐除铁在除铁方面的进展，缺少一套流程系统对其进行除铁，其操作方法不够统一，除铁效果需要进一步调控。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种利用亚硫酸盐快速除铁的方法，通过，解决了现有的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

3、本发明为一种利用亚硫酸盐快速除铁的方法，该方法包含以下步骤实现：持续搅拌下即可完成铁盐快速氧化去除。

4、作为优选，所述亚硫酸盐为钠盐、钾盐和钙盐中的一种或多种。

5、作为优选，所述待处理水为含铁废水或地下水。

6、作为优选，所述亚硫酸盐的摩尔浓度为待处理含铁废水或地下水浓度的1～5倍，缓慢地将调整后的亚硫酸溶液加入待处理的水样中。

7、作为优选，所述ph应用范围宽，可应用于反应初始ph在2～8之间的废水或地下水。

8、作为优选，所述反应速率快，室温下搅拌敞口搅拌反应1～5分钟，一般为5分钟内，反应结束后室温下静置约20分钟，铁泥絮体即可快速集聚沉淀。

9、作为优选，所述出水上清液中铁的含量即可达到排放标准，不需额外深度处理工艺，经过一定时间的搅拌后，停止搅拌，让沉淀沉降到底部。

10、作为优选，所述出水上清液中亚硫酸盐可被氧气氧化为无毒的硫酸根，可满足直接排放标准，不需额外深度处理工艺。

11、作为优选，所述亚硫酸盐；性质：亚硫酸盐(钠盐或钾盐)是白色结晶性粉末，性质稳定，可以溶解在水中形成亚硫酸根离，在空气中，可以缓慢氧化转变为无毒的硫酸根离子；用途：亚硫酸盐在食品和饮料工业中常用作抗氧化剂和防褐剂，也可用于酿酒和食品的保存。

12、本发明具有以下有益效果：

13、1、本发明利用含铁废水/地下水等处理对象可以活化亚硫酸盐产生氧化性的硫氧自由基，进而高效氧化溶解态铁生成铁氧化物颗粒，进而达到快速除铁的目的。该过程由于亚硫酸盐易被铁高效活化，且生成氧化性的自由基，因此该反应过程速率极快，本发明具有高效快速的优势。这种高效快速的特性使得该方法在处理含铁水体时具有明显的优势，特别是在需要迅速处理的场景下。

14、2、本发明仅需往含铁废水/地下水等处理对象调节初始ph至2～8之间，投加一定的亚硫酸盐并搅拌静置即可。不需要额外的处理步骤。本发明具备操作简单，便捷快速的优点；调节初始ph：将含铁废水、地下水等处理对象的初始ph值调节至2～8之间。这个范围的选择有利于溶解态的铁离子与亚硫酸盐发生氧化反应。

15、3、本发明采用的亚硫酸盐安全无毒，且全过程不需要投加额外的化学药剂，残留的亚硫酸盐可被空气氧化为无毒的硫酸根离子，本发明具备环境友好，不产生二次污染，安全绿色的优点，亚硫酸盐的安全性：亚硫酸盐是相对较安全的化学物质，被广泛应用于食品加工领域。无需额外投加化学药剂：该处理过程不需要引入额外的化学药剂，这有助于简化操作流程，减少成本，并降低处理过程的复杂性。

16、4、本发明采样的亚硫酸盐主要为烟气脱硫的副产物，成本低廉，仅为传统过硫酸氢钾的1/10，过硫酸钾的1/5，且不需要额外的药剂投加，本发明具有成本经济可行的优点，亚硫酸盐来源：亚硫酸盐的主要来源是烟气脱硫的副产物。这意味着该发明充分利用了工业过程中产生的废物，将其转化为一种有效的处理水体中铁离子的工具。这有助于降低对其他资源的依赖，同时减少了废物的排放。

17、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

技术特征：

1.一种利用亚硫酸盐快速除铁的方法，其特征在于：该方法包含以下步骤实现：向待处理的含铁废水或地下水中投加一定量的亚硫酸盐，控制亚硫酸盐的浓度范围为铁盐摩尔浓度的1～5倍之间。

2.根据权利要求1所述的一种利用亚硫酸盐快速除铁的方法，其特征在于，所述亚硫酸盐为钙盐或钾盐中的一种或多种混合物。

3.根据权利要求2所述的一种利用亚硫酸盐快速除铁的方法，其特征在于，所述待处理水为含铁废水或地下水。

4.根据权利要求3所述的一种利用亚硫酸盐快速除铁的方法，其特征在于，仅需要少量投加亚硫酸盐即可实现高效除铁，避免过量投加。

5.根据权利要求4所述的一种利用亚硫酸盐快速除铁的方法，其特征在于，所述水样在较宽的ph条件下，投加亚硫酸盐均能触发氧化反应实现溶解态铁的快速氧化去除。

6.根据权利要求5所述的一种利用亚硫酸盐快速除铁的方法，其特征在于，所述亚硫酸盐加入后，机械搅拌促使亚硫酸盐与铁发生反应，亚硫酸盐通过氧化铁离子，将其转化为不溶的铁氧化物颗粒物，从而沉淀下来。

7.根据权利要求6所述的一种利用亚硫酸盐快速除铁的方法，其特征在于，形成的不溶的铁氧化物颗粒能够发生自絮凝，无需外力即可实现自沉淀分离。

8.根据权利要求7所述的一种利用亚硫酸盐快速除铁的方法，其特征在于，在除铁完成后，可调整水样的ph值，确保处理后的水质符合要求。

9.根据权利要求8所述的一种利用亚硫酸盐快速除铁的方法，其特征在于，所述亚硫酸盐；性质：亚硫酸盐的钾盐或钠盐是无色结晶，易溶于水，是亚硫酸盐中的一种相对稳定的形式，用途：亚硫酸盐常被用作食品添加剂，如防腐剂和抗氧化剂，在一些工业过程中，也可能用于氧化还原反应的媒介。

10.根据权利要求9所述的一种利用亚硫酸盐快速除铁的方法，其特征在于，所述处理后出水上清液中亚硫酸盐可被氧气氧化为无毒的硫酸根，可满足直接排放标准，不需额外深度处理工艺。

技术总结
本发明公开了一种利用亚硫酸盐快速除铁的方法，涉及水处理技术领域。本发明包含以下步骤实现：向待处理的含铁废水或地下水中投加一定量的亚硫酸盐，控制亚硫酸盐的浓度范围为铁盐摩尔浓度的1～5倍之间，持续搅拌下即可完成铁盐快速氧化去除，所述亚硫酸盐为钠盐、钙盐或钾盐中的一种或多种混合物，所述待处理水为含铁废水或地下水。本发明利用含铁废水/地下水等处理对象可以活化亚硫酸盐产生氧化性的硫氧自由基，进而高效氧化溶解态铁生成铁氧化物颗粒，进而达到快速除铁的目的。该过程由于亚硫酸盐易被铁高效活化，且生成氧化性的自由基，因此该反应过程速率极快，本发明具有高效快速的优势。

技术研发人员：徐斌,陆建,李宗宸,付琪,潘仁杰,张天阳
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12