【摘要】：水中錳超標問題在世界各地普遍存在,我國在上世紀對地下水除鐵錳進行了大量研究并取得了顯著成果。近年來,地表水水源如水庫、湖泊等受環(huán)境污染的影響在特定時間出現(xiàn)錳超標給水廠造成了困擾。除此之外,農(nóng)村飲用水安全問題逐漸突出,對于無集中供水設(shè)施或采用間歇式小型集中供水的農(nóng)村地下水中錳的去除仍然是一個問題。為了解決這些問題,需要能夠靈活應(yīng)用且能快速穩(wěn)定去除水中錳的方法。本課題利用制備的原位錳改性沸石在投氯條件下實現(xiàn)了快速穩(wěn)定除錳,同時對原位錳改性沸石氯催化氧化除錳工藝的影響因素,運行工況,以及除錳機理進行了研究,實驗得出的主要結(jié)論如下:(1)原位錳改性沸石制備方法簡單方便,可在沸石表面牢固負載相當含量的錳氧化物,吸附性能明顯強于錳砂,在投氯時可以快速持續(xù)穩(wěn)定除錳。(2)研究了工藝條件和水質(zhì)條件對原位錳改性沸石氯催化氧化除錳工藝的影響,發(fā)現(xiàn)投氯量不足,出水Mn~(2+)濃度高于標準限值;投氯過高,出水余氯升高;進水Mn~(2+)濃度為1 mg/L,停留時間為11.8 min的實驗條件下,最佳投氯量為0.87mg/L�？s短停留時間,除錳效果變差,停留時間應(yīng)大于7.9 min;提高濾速,增加濾層深度,保證停留時間出水Mn~(2+)即可達標。Mn~(2+)主要在濾層上部被去除,5 cm處錳去除率可達90%。低濃度有機物對除錳效果沒有影響,較高濃度有機物使除錳效果變差。三價鐵氫氧化物和Ca~(2+)對除錳效果沒有影響。(3)反沖洗對原位錳改性沸石氯催化氧化過濾除錳效果沒有影響。原位錳改性沸石單純吸附的Mn~(2+)在反沖洗時重新溶解進入水中,而投氯條件下吸附的Mn~(2+)被氧化為固體錳氧化物,反沖洗水中幾乎沒有Mn~(2+)。采用原位錳改性沸石和石英砂的雙層濾料投氯時能夠有效除錳。原位錳改性沸石氯催化氧化過濾對實際地下水和加標江水中錳有良好去除效果,出水中消毒副產(chǎn)物為痕量。(4)原位錳改性沸石氯催化氧化過濾除錳機理為,Mn~(2+)被原位錳改性沸石吸附,在錳氧化物多相界面催化氯氧化吸附Mn~(2+)形成新的錳氧化物,吸附和氧化再生循環(huán)進行。除錳過程是濾層內(nèi)同時發(fā)生的吸附和氧化過程平衡的結(jié)果,對吸附和氧化任一過程的影響都會影響出水Mn~(2+)濃度。氯氧化Mn~(2+)形成的錳氧化物是非晶的,包括多種價態(tài)的錳有MnO、Mn_3O_4、MnO_2,每氧化1 mg錳所需有效氯小于1.3 mg。錳氧化物中具有催化作用的成分為Mn_3O_4。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU991.2
【圖文】：

課題技術(shù)路線圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文第 2 章 實驗材料與方法本課題主要研究原位錳改性沸石在濾前投加次氯酸鈉溶液，過濾除錳效果，小試規(guī)模的濾柱完成實驗內(nèi)容。實驗裝置及材料實驗?zāi)Ｐ蜑V柱材質(zhì)為有機玻璃，濾柱形狀為圓柱形，內(nèi)徑 2 cm，高度為 45 cm。底部采用高度為 30 mm 粒徑為 2-4 mm 的石英砂作為墊層，防止濾料泄露以反沖洗布水均勻。填充濾料有效高度為 150 mm，使用泵來控制進水流量，控制流速和停留時間，裝置示意圖如下圖 2-1 所示。

沸石表面掃描電鏡照片

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本文編號：2798684