CN108333223A

CN108333223A - 铁离子浓度测定标准曲线的制定方法及其应用

Info

Publication number: CN108333223A
Application number: CN201810027902.2A
Authority: CN
Inventors: 唐琪玮; 黄思远; 黄磊; 强璐; 张静; 李鹏; 姚迎迎; 孙斌
Original assignee: Shanghai Electric Group Corp
Current assignee: Shanghai Electric Group Corp
Priority date: 2018-01-11
Filing date: 2018-01-11
Publication date: 2018-07-27

Abstract

本发明公开了一种铁离子浓度测定标准曲线的制定方法及其应用。通过将溶液的电导率与溶液中铁离子浓度相关联的方法，制定出铁离子浓度的标准曲线。在保证准确率适合工业化的前提下，对Fenton铁泥再生回用系统中总铁浓度实现了实时监测，高效快捷。

Description

铁离子浓度测定标准曲线的制定方法及其应用

技术领域

本发明涉及铁离子浓度测定标准曲线的制定方法及其应用。

背景技术

Fenton氧化法是一种有效的高级氧化工艺，由于其设备简单、氧化能力强、处理效率高，被广泛应用于处理各种难降解工业废水。但Fenton氧化法会产生大量铁泥，而工业废水处理所产生的铁泥大多被认定为危险废物，处置成本较高，如若处置不当也会造成二次污染问题。

Fenton铁泥再生回用能资源化回收铁泥中的有效成分，即铁，使回收利用的铁再次进入Fenton反应体系。但是在资源化回收的过程中，总铁浓度的测定较为困难。目前，对于总铁的检测方法主要包括原子吸收法及邻菲罗啉分光光度法。其中原子吸收法是利用铁元素化合物在空气-乙炔火焰中易于原子化的特点，可于波长248.3nm处测量铁基态原子对铁心阴极灯特征辐射的吸收进行定量测量，操作简单、快速，结果的精密度、准确度较好，适用于环境水样及废水水样的分析；而邻菲啰啉分光光度法是通过亚铁在pH值为3～9之间的溶液与邻菲罗啉生成稳定的橙红色络合物(C₁₂H₈N₂)₃Fe³⁺，在测量波长为510nm时，其摩尔吸光系数为1.1×10⁴，用还原剂(如盐酸羟胺) 将高价铁离子还原，也可测定总铁含量，检测灵敏，可靠，适用于清洁环境水样和轻度污染水的分析。但是原子吸收法和邻菲罗啉分光光度法测量的上限都较小，例如原子吸收法的测量上限为0.03mg/L(参考GB11911-1989), 再例如邻菲罗啉分光光度法的测量上限为5mg/L(参考HJ-T_345-2007)。因此，对于Fenton铁泥再生回用系统中的总铁，无论采用上述哪种方法，都需要稀释较大倍数再进行测量，从而引入了由于稀释所产生的测量误差。并且，以上两种方法都需要在现场进行样品的收集，在实验室中进行测量，测量步骤繁琐，得出的数据具有一定的滞后性，不利于现场工艺的运行。

目前，针对Fenton铁泥再生回用系统中的总铁浓度的测定，也有许多方法，如中国专利申请CN1912610A提供了一个金属离子浓度的测定方法，主要采用电位扫描装置对溶液中的离子进行定性和定量。该方法需要配置标准品，电位扫描装置较为复杂，操作繁琐；并且适用于何种浓度范围的铁离子并未提及。中国专利申请CN101782508A中，采用分光光度法对海水中的铁离子进行检测。该方法测量上限较小，不适用于直接对Fenton铁泥再生回用系统中总铁浓度的测定。

可见，目前已有的铁离子浓度测定方法，主要还是基于原子吸收法和分光光度法。虽然对Fenton铁泥再生回用系统中总铁浓度较为准确，但是由于稀释、实验操作等问题，会产生得出数据时间较长，操作复杂，数据具有一定的滞后性等问题。

因此，针对Fenton铁泥再生回用工艺的特点，有必要开发一种适用于铁泥再生回用中总铁浓度的在线快速测定方法，实现铁泥再生回用系统中总铁浓度的实时监测，从而精确控制Fenton铁泥再生回用设备再生催化剂加入 Fenton反应加药量，解决总铁测定的滞后性，使设备控制更加智能化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术中Fenton铁泥再生回用系统中总铁浓度测定方法操作复杂及数据滞后的缺陷，从而提供了一种铁离子浓度测定标准曲线的制定方法及其应用。本发明通过将溶液的电导率与溶液中铁离子浓度相关联的方法，制定出铁离子浓度的标准曲线。在保证准确率适合工业化的前提下，对Fenton铁泥再生回用系统中总铁浓度实现了实时监测，高效快捷。

本发明提供了一种铁离子浓度测定标准曲线的制定方法，其包含以下步骤：

步骤(1)、配置pH值为1.0～2.5的含铁离子的水溶液；所述含铁离子的水溶液中铁离子的浓度为2g/L～7g/L；

步骤(2)、将步骤(1)配置得到的含铁离子的水溶液稀释，得到不同浓度的含铁离子的溶液，并测试电导率和相应的铁离子浓度；

步骤(3)、根据步骤(2)中测得的电导率和相应的铁离子浓度，制定标准曲线，并得到回归方程，即可。

本发明中，所述步骤(2)中铁离子浓度的测定可采用《中华人民共和国环境保护行业标准》HJ/T 345-2007水质铁的测定邻菲啰啉分光光度法 (试行)。

本发明中，所述电导率可通过手持式电导率仪测得。

本发明中，所述pH值可通过酸进行调整，例如选自硫酸、盐酸和磷酸中的一种或多种，所述pH值可为1.0～2.0。

所述硫酸可为质量分数大于或等于50％的硫酸溶液，例如质量分数为 98％的硫酸溶液。

本发明还提供了所述铁离子浓度测定标准曲线在测定Fenton铁泥再生回用系统中总铁浓度的应用，其包含以下步骤：

步骤(1)、将Fenton铁泥中的铁离子完全游离出来，并调整pH值至 1.0～2.5，例如1.0～2.0，得到含铁离子的溶液；

步骤(2)、测试所述步骤(1)中制得的含铁离子的溶液的电导率；

步骤(3)、将所述步骤(2)中测得的电导率代入到上述回归方程即可计算得到步骤(1)中所述Fenton铁泥再生回用系统中总铁浓度。

本领域中，所述Fenton铁泥中Fe(OH)₃的质量分数0.5％～2.0％，其含水率为99.5％～98％。

所述应用中，所述步骤(1)中Fenton铁泥中的铁离子完全游离出来可通过以下方法得到，其包含以下步骤：在酸(例如选自盐酸、硫酸和磷酸中的一种或多种，较佳地为浓硫酸)的作用下，将Fenton铁泥中的铁离子完全游离出来。

所述酸的用量应使所述Fenton铁泥中的铁离子完全游离出来，例如，所述Fenton铁泥和所述浓硫酸的体积用量比为100：(0.5～2)。

在不违背本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明所用试剂和原料均市售可得。

本发明的积极进步效果在于：本发明提供的铁离子浓度测定标准曲线，适用于铁泥再生回用中总铁浓度的在线快速测定，实现了铁泥再生回用系统中总铁浓度的实时监测，准确度高，从而精确控制Fenton铁泥再生回用设备再生催化剂加入Fenton反应加药量，解决总铁测定的滞后性，使设备控制更加智能化，适用于工业化的需求。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

实施例1

以化工园区集中式污水处理厂为例，废水在深度处理中采用Fenton工艺，取Fenton产生的铁泥，采用本发明提出的应用于Fenton铁泥再生回用中铁离子浓度测定的方法，具体步骤如下：

1)取化工园区集中式污水处理厂不同工况下(分别见序号1、2、3、4 和5的数据)产生的Fenton铁泥200mL，取100mL，采用重量法测定铁泥含水率；

2)将测定铁泥含水率剩余的100mLFenton铁泥中分别加入0.5mL浓硫酸(此时pH值分别为1.02、1.05、1.1、1.11、1.2)，搅拌20分钟；

3)采用手持式电导率仪测定搅拌反应后的Fenton铁泥电导率；

4)采用《中华人民共和国环境保护行业标准》HJ/T 345-2007水质铁的测定邻菲啰啉分光光度法(试行)测定搅拌20分钟后测试酸化后的上清液的总铁含量；

5)根据3)中测定的电导率、4)中测定的含铁量，绘制电导率-总铁浓度的标准曲线，具体数据如下表1所示；

表1

6)根据上表数据，得出电导率与酸化上清液总铁浓度标准曲线：

F＝-0.0696X+10.149(R²＝0.9758)

F代表总铁；X代表电导率

对于该标准曲线适用范围，适用于电导率在140ms/cm以下、含铁离子的浓度在2～7g/L的含铁离子水溶液。

7)取此化工园区集中式污水处理厂不同工况下产生的Fenton污泥 100mL(分别见序号1、2和3的数据)；

8)在100mL铁泥中加入0.5mL浓硫酸，此时序号1、2和3的pH值为 1.1、1.0和1.2，搅拌20分钟：

9)采用手持式电导率仪测定搅拌反应后的Fenton铁泥电导率；

10)将测定的电导率值带入6)所得的电导率-总铁浓度的标准曲线，计算得出未知Fenton铁泥的总铁浓度，并采用《中华人民共和国环境保护行业标准》HJ/T 345-2007水质铁的测定邻菲啰啉分光光度法(试行)和重量法测定酸化前总铁浓度及铁泥浓度，用以验证计算和测定所得误差，数据如下表2所示：

表2

Claims

1.一种铁离子浓度测定标准曲线的制定方法，其特征在于，包含以下步骤：

2.如权利要求1所述的标准曲线的制定方法，其特征在于，所述电导率通过手持式电导率仪测得。

3.如权利要求1所述的标准曲线的制定方法，其特征在于，所述pH值为1.0～2.0。

4.如利要求1所述的标准曲线的制定方法，其特征在于，所述pH值通过酸进行调整，所述酸选自硫酸、盐酸和磷酸中的一种或多种。

5.如利要求1所述的标准曲线的制定方法，其特征在于，所述硫酸为质量分数大于或等于50％的硫酸溶液；例如，所述硫酸为质量分数为98％的硫酸溶液。

6.一种按照如权利要求1～5任一项所述的制定方法得到的标准曲线在测定Fenton铁泥再生回用系统中总铁浓度的应用，其特征在于，包含以下步骤：

步骤(1)、将Fenton铁泥中的铁离子完全游离出来，并调整pH值至1.0～2.5，得到含铁离子的溶液；

7.如权利要求6所述的应用，其特征在于，将所述步骤(1)中所述的pH值调整至1.0～2.0。

8.如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述步骤(1)中所述的Fenton铁泥中Fe(OH)₃的质量分数为0.5％～2.0％。

9.如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述Fenton铁泥中含水率为99.5％～98％。

10.如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述步骤(1)中Fenton铁泥中的铁离子完全游离出来可通过以下方法得到，其包含以下步骤：在酸的作用下，将Fenton铁泥中的铁离子完全游离出来；当所述酸为浓硫酸时，所述Fenton铁泥和所述浓硫酸的体积用量比为100：(0.5～2)。