聚合硫酸铁(Polyferric Sulfate,简称PFS)去除重金属的机制主要包括以下几个方面:1. 化学沉淀
•形成不溶性化合物:聚合硫酸铁中的铁离子(Fe³⁺)可以与水中的重金属离子(如铅 Pb²⁺、镉 Cd²⁺、汞 Hg²⁺、铜 Cu²⁺等)发生化学反应,生成不溶性的金属氢氧化物或硫化物沉淀。
•例如:Fe³⁺ + Pb²⁺ + 6OH⁻ → Fe(OH)₃↓ + Pb(OH)₂↓
•例如:Fe³⁺ + Hg²⁺ + 6OH⁻ → Fe(OH)₃↓ + Hg(OH)₂↓
2. 吸附作用
•表面吸附:聚合硫酸铁形成的絮体具有较大的比表面积,可以吸附水中的重金属离子,将其固定在絮体上,随后通过沉淀或过滤去除。
•静电吸附:聚合硫酸铁在水中解离后,会形成带正电的高分子链,这些链可以吸附带负电的重金属离子,形成稳定的絮体。
3. 共沉淀
•共同沉淀:在某些条件下,聚合硫酸铁可以与重金属离子共同沉淀,形成复合沉淀物。这种共沉淀作用可以进一步提高重金属的去除率。
•例如:Fe³⁺ + Pb²⁺ + SO₄²⁻ + 6H₂O → Fe(OH)₃·PbSO₄·nH₂O↓
4. 絮凝作用
•促进絮体形成:聚合硫酸铁具有较强的絮凝作用,可以将水中的细小颗粒和重金属离子凝聚成较大的絮体,这些絮体更容易沉降和分离。
•提高沉降速度:形成的絮体具有较大的密度和体积,沉降速度更快,有助于提高重金属的去除效率。
5. pH调节
•优化反应条件:聚合硫酸铁在水中的水解过程会产生H⁺,可以调节水体的pH值。适宜的pH值(通常在6.0-9.0之间)有利于重金属离子的沉淀和吸附。
•pH缓冲作用:在处理过程中,聚合硫酸铁可以起到一定的pH缓冲作用,保持水体pH值的稳定性,有助于提高重金属去除的效果。
实际应用在实际应用中,聚合硫酸铁去除重金属的具体步骤通常包括:
1. 投加聚合硫酸铁:根据水体中的重金属浓度和处理需求,确定合适的投加量,通过计量泵等设备将聚合硫酸铁溶液均匀投加到水中。
2. 混合和絮凝:通过搅拌或混合器使聚合硫酸铁与水中的重金属离子充分接触,促进絮体的形成。
3. 沉淀:将混合后的水体静置一段时间,使形成的絮体沉降到底部。
4. 过滤:通过砂滤、膜过滤等物理方法进一步去除水中的絮体和悬浮物。
5. 监测和调整:定期监测处理后的水体中重金属的含量,根据实际情况调整聚合硫酸铁的投加量和处理工艺。