郭海軍，石華前，黃 孟

（中海油（天津）油田化工有限公司，天津 301500）

某海上油田采油助劑廠生產(chǎn)的化學(xué)藥劑有破乳劑，清水劑，緩蝕劑，防垢劑和殺菌劑等。各類藥劑在陸地均用1 m3的IBC 塑料罐進行運輸，藥劑到廠后再倒罐至2 m3的不銹鋼罐運出海，由于藥劑供應(yīng)量較大，廠區(qū)就累積了大量的1 m3的IBC 塑料罐，為節(jié)能減排，廠區(qū)將1 m3的IBC 塑料罐進行清洗后再重復(fù)利用。其中有一類化學(xué)藥劑為油溶性乳液型聚丙烯酰胺，該類產(chǎn)品遇水后變黏稠，其罐體較難清洗，且清洗后會產(chǎn)生大量黏稠狀廢水，該類廢水排入廠區(qū)污水池將造成管路堵塞，不易處理等問題。

高鐵酸鉀（K2FeO4）是一種含六價鐵元素的化合物，其氧化還原電位高，具有氧化，殺菌，除臭的功能[1-3]。另外，由于其氧化后的產(chǎn)物為氫氧化鐵，氫氧化鐵具有絮凝、吸附作用，可以一定程度上去除水體中的懸浮物或有害雜質(zhì)，且不產(chǎn)生有害的衍生物。所以高鐵酸鉀是一種安全、高效的多功能綠色水處理劑，目前，越來越多的受到水處理行業(yè)的關(guān)注[4-6]。

本文中在室內(nèi)采用FeCl3合成了高鐵酸鉀晶體，并將所制得的高鐵酸鉀對上述油溶性乳液型聚丙烯酰胺洗罐廢水進行了探索性應(yīng)用研究。

1 實驗部分

1.1 主要儀器和測定方法

主要儀器：紫外分光光度計（Mettler-Toledo UV7）；六聯(lián)電動攪拌器（金壇友聯(lián)儀器HJ-6）。

主要測試方法：高鐵酸根離子采用鉻酸鹽測定法；廢水COD 測定采用消解法；廢水黏度采用涂-4 杯進行測定。

1.2 高鐵酸鉀的制備過程

將7.5 g 的FeCl3粉末分批加入到20 mL 濃度為1.2 mol/L 的KClO 濃堿溶液中，邊加邊攪拌。同時由于該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，通過冰水浴控制反應(yīng)液溫度在30 ℃下，反應(yīng)2 h 后用砂芯漏斗抽濾得到粗產(chǎn)品。將所得粗產(chǎn)品置于0 ℃的飽和KOH 溶液中，經(jīng)過溶解、重結(jié)晶，再分別經(jīng)正己烷、甲醇、乙醚淋洗，得到提純品，最后將提純品在60 ℃下真空干燥12 h，即得到高鐵酸鉀晶體。

1.3 高鐵酸鉀處理洗罐廢水

在玻璃燒杯中加入500 mL 洗罐廢水，燒杯置于六聯(lián)攪拌機上，開動攪拌機。室溫下，稱取一定量的高鐵酸鉀晶體，并將高鐵酸鉀投加入廢水中，邊加邊攪拌，攪拌10 min 之后，沉降一段時間，用移液槍移取燒杯中部廢水100 mL，測定廢水的COD 及黏度。

2 實驗結(jié)果及討論

2.1 高鐵酸鉀投加量對降解洗罐廢水的影響

鑒于該類廢水黏度較大，有可能造成排污水管道堵塞，所以在用高鐵酸鉀進行處理時，將同時考察COD 及黏度指標。具體實驗如下：

在不同燒杯中分別加入500 mL 洗罐廢水（COD濃度為820 mg/L，涂-4 黏度為150 s），開啟攪拌，將不同量的高鐵酸鉀加入到溶液中，反應(yīng)完畢后靜置一段時間，分別取燒杯中部廢水樣測定其COD 及黏度。實驗結(jié)果（見圖1）。

圖1 高鐵酸鉀投加量對處理洗罐污水的影響

高鐵酸鹽具有強氧化性，其投入水中后，與有機高分子迅速發(fā)生氧化還原反應(yīng)，長鏈狀高分子聚合物在強氧化劑的作用下，分子鏈斷裂，逐漸分解為小分子化合物或被氧化，廢物黏度降低。從圖1 中可以看出，隨著高鐵酸鉀投加量的增加，洗罐廢水COD 及黏度濃度逐漸降低，當(dāng)高鐵酸鉀投加量為200 mg/L 時，COD 濃度及黏度降為52 mg/L 和20 s，下降率分別為93.6%和86.6%，之后隨著投加量的增加，降解率變化不大。在200 mg/L 時，COD 濃度及黏度降均有較大幅度降低，且黏度為20 s 時，其黏度很低，流動性很好，不易造成排水管道堵塞。所以，針對該洗罐污水，其最佳投加量為200 mg/L。

2.2 反應(yīng)pH 對高鐵酸鉀降解洗罐廢水的影響

本實驗中，用20%的鹽酸和氫氧化鈉溶液將洗罐廢水分別調(diào)節(jié)至不同pH 值。投加高鐵酸鉀，攪拌，靜置5 min 后，取中部液體，測定COD，其結(jié)果（見圖2）。

由圖2 結(jié)果可知，溶液pH 在4～9，COD 有較高的去除率，且隨著pH 值的增加，去除率逐漸降低，這是因為高鐵酸鉀在酸性條件下氧化還原電位（2.2 V）高于堿性條件下的氧化還原電位（0.7 V），所以，堿性條件下其COD 降解率降低。另外，當(dāng)pH＞10 時，由于高鐵酸鉀水解產(chǎn)物為氫氧化鐵，氫氧化鐵在堿性條件下絮凝吸附有機污染物的能力下降，導(dǎo)致其降解率進一步降低。

圖2 pH 對高鐵酸鉀降解洗罐廢水的影響

另外，由圖中數(shù)據(jù)可得，當(dāng)pH=3 時，COD 降低率相對較低，這是因為高鐵酸鉀在酸性條件下很容易分解，所以導(dǎo)致其在酸性條件下COD 降解率下降。綜上所述，洗罐廢水pH 在4～9 時，高鐵酸鉀降解洗罐廢水有最佳效果。

2.3 反應(yīng)時間對高鐵酸鉀降解洗罐廢水的影響

本實驗主要考察不同的氧化時間，高鐵酸鉀對聚丙烯酰胺的氧化程度。實驗中，取500 mL 洗罐污水（COD 濃度為820 mg/L）于燒杯中，在一定的攪拌條件下，將0.2 g 高鐵酸鉀固體加入到溶液中，攪拌10 min后，每隔一段時間取污水樣測定其COD 濃度。實驗結(jié)果（見圖3）。

圖3 反應(yīng)時間對高鐵酸鉀處理含油污水的影響

從圖3 中可以看出，高鐵酸鉀投加完畢后，高鐵酸鹽對降解洗罐廢水COD 有明顯效果，初始反應(yīng)速率快，能夠很快將大部分有機物徹底氧化。反應(yīng)在3 min時，洗罐污水COD 濃度降為155 mg/L，降解率達到81%，反應(yīng)在5 min 時，洗罐污水COD 濃度降為48 mg/L，降解率達到94.1%，之后隨著時間的延長，降解率變化不大。由此說明高鐵酸鉀的氧化性很強，且反應(yīng)速率快，在5 min 內(nèi)可降解大部分有機物。

3 結(jié)論

本文自制了高鐵酸鉀晶體，并將所制得的產(chǎn)品用于處理采油助劑廠所產(chǎn)生的洗罐廢水。探討了高鐵酸鉀投加量對COD 和黏度的去除影響，同時探討了pH值和反應(yīng)時間對COD 的去除影響。實驗結(jié)果表明，高鐵酸鉀處理洗罐廢水時，投加量為200 mg/L，pH 在4～9，反應(yīng)時間為5 min 時，有最佳處理效果。