原位锰改性沸石氯催化氧化过滤去除水中溶解锰效能

发布时间：2020-08-21 00:56

【摘要】：水中锰超标问题在世界各地普遍存在,我国在上世纪对地下水除铁锰进行了大量研究并取得了显著成果。近年来,地表水水源如水库、湖泊等受环境污染的影响在特定时间出现锰超标给水厂造成了困扰。除此之外,农村饮用水安全问题逐渐突出,对于无集中供水设施或采用间歇式小型集中供水的农村地下水中锰的去除仍然是一个问题。为了解决这些问题,需要能够灵活应用且能快速稳定去除水中锰的方法。本课题利用制备的原位锰改性沸石在投氯条件下实现了快速稳定除锰,同时对原位锰改性沸石氯催化氧化除锰工艺的影响因素,运行工况,以及除锰机理进行了研究,实验得出的主要结论如下:(1)原位锰改性沸石制备方法简单方便,可在沸石表面牢固负载相当含量的锰氧化物,吸附性能明显强于锰砂,在投氯时可以快速持续稳定除锰。(2)研究了工艺条件和水质条件对原位锰改性沸石氯催化氧化除锰工艺的影响,发现投氯量不足,出水Mn~(2+)浓度高于标准限值;投氯过高,出水余氯升高;进水Mn~(2+)浓度为1 mg/L,停留时间为11.8 min的实验条件下,最佳投氯量为0.87mg/L。缩短停留时间,除锰效果变差,停留时间应大于7.9 min;提高滤速,增加滤层深度,保证停留时间出水Mn~(2+)即可达标。Mn~(2+)主要在滤层上部被去除,5 cm处锰去除率可达90%。低浓度有机物对除锰效果没有影响,较高浓度有机物使除锰效果变差。三价铁氢氧化物和Ca~(2+)对除锰效果没有影响。(3)反冲洗对原位锰改性沸石氯催化氧化过滤除锰效果没有影响。原位锰改性沸石单纯吸附的Mn~(2+)在反冲洗时重新溶解进入水中,而投氯条件下吸附的Mn~(2+)被氧化为固体锰氧化物,反冲洗水中几乎没有Mn~(2+)。采用原位锰改性沸石和石英砂的双层滤料投氯时能够有效除锰。原位锰改性沸石氯催化氧化过滤对实际地下水和加标江水中锰有良好去除效果,出水中消毒副产物为痕量。(4)原位锰改性沸石氯催化氧化过滤除锰机理为,Mn~(2+)被原位锰改性沸石吸附,在锰氧化物多相界面催化氯氧化吸附Mn~(2+)形成新的锰氧化物,吸附和氧化再生循环进行。除锰过程是滤层内同时发生的吸附和氧化过程平衡的结果,对吸附和氧化任一过程的影响都会影响出水Mn~(2+)浓度。氯氧化Mn~(2+)形成的锰氧化物是非晶的,包括多种价态的锰有MnO、Mn_3O_4、MnO_2,每氧化1 mg锰所需有效氯小于1.3 mg。锰氧化物中具有催化作用的成分为Mn_3O_4。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU991.2
【图文】：

技术路线图,课题

课题技术路线图

示意图,实验装置,示意图,滤料

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文第 2 章实验材料与方法本课题主要研究原位锰改性沸石在滤前投加次氯酸钠溶液，过滤除锰效果，小试规模的滤柱完成实验内容。实验装置及材料实验模型滤柱材质为有机玻璃，滤柱形状为圆柱形，内径 2 cm，高度为 45 cm。底部采用高度为 30 mm 粒径为 2-4 mm 的石英砂作为垫层，防止滤料泄露以反冲洗布水均匀。填充滤料有效高度为 150 mm，使用泵来控制进水流量，控制流速和停留时间，装置示意图如下图 2-1 所示。

扫描电镜照片,扫描电镜照片,沸石,表面

沸石表面扫描电镜照片

【相似文献】