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新生态铁去除水中As（V）的效能研究

作　者: 潘炳旭
导　师: 马军
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 市政工程
关键词: 除As(V) 新生态铁 混凝 给水处理
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


随着水环境中的砷污染变得愈发严重,世界各国的水质标准对饮用水中砷含量的限制越来越高。但是由于缺少高效,经济,简单的除砷工艺,现今的许多国家和地区的人民都被迫饮用着砷含量超标的水。本论文研究了H2O2-FeSO4和KMnO4-FeSO4两种工艺去除水中As(V)的效能,并与普通三价铁盐,铝盐混凝剂除As(V)效果进行了对比。研究发现H2O2氧化Fe2+或KMnO4氧化Fe2+在水中形成的新生态铁具有很强的除砷能力。利用杯罐试验,本论文着重针对pH值、H2O2/Fe2+或Mn/Fe2+摩尔比以及初始As(V)浓度对新生态铁除As(V)效率的影响进行了研究:H2O2-FeSO4,KMnO4-FeSO4两种新生态铁除As(V)工艺,当pH=4,5时,去除率都接近100%,而当pH继续增大后除As(V)效率明显下降,在pH=9时达到最低。这主要是由于pH值影响着水中砷的形态分布、铁盐水解产物的形成以及带电性质。对于H2O2-FeSO4除As(V)工艺,在pH=5的条件下,将H2O2/Fe2+摩尔比由0.25逐步增大到2.0,新生态铁除As(V)的效率表现出先增加后降低的规律,并且在H2O2/Fe2+摩尔比为1.0时达到最高,接近100%。对KMnO4-FeSO4除As(V)工艺将Mn/Fe2+摩尔比由0.15逐步增大到0.40,在pH分别为6,7的条件下,除As(V)效率程先上升后略微下降的趋势,在Mn/Fe2+摩尔比为0.15时最低,当Mn/Fe2+摩尔比达到0.25,0.33时最高,在pH=5的条件下,除As(V)效率一直维持在较高的水平,无明显变化,只有在Mn/Fe2+摩尔比为0.40处略微降低。在初始As(V)浓度由0.5mg/L增大到3.75mg/L过程中,H2O2-FeSO4,KMnO4-FeSO4两种工艺除As(V)效率均呈先不变后下降的规律:当初始As(V)浓度小于1.0mg/L时,除As(V)率均接近100%,当初始As(V)浓度超过1.0mg/L时,除As(V)率效率开始明显下降,并在As(V)=3.75mg/L时达到最低。本文还对H2O2-FeSO4工艺除As(V)效率在pH=4,5,6,7,8,9条件下的ZETA电位进行了分析,发现ZETA电位随pH升高而降低,进一表明了pH对Fe(OH)3表面电荷数的影响是pH影响H2O2-FeSO4除As(V)工艺的主要原因之一。KMnO4-FeSO4工艺混凝除As(V)速度快,三分钟内对As(V)去除效果便达到了较高水平。通过新生态铁与普通三价铁盐,铝盐混凝剂的除As(V)效果比较,证明新生态铁有着更好的处理能力。单位Fe所能吸附共沉淀的As(V)大于普通三价铁盐混凝剂单位Fe所能处理的As(V),有着污泥产量低的优点。综上所述,利用新生态铁处理含As(V)水,其处理效果理想,最佳条件下除砷效率达99.9%。其最优工艺参数为pH=5,H2O2/Fe2+摩尔比为1.0或KMnO4/Fe2+摩尔比为0.25。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-25
  1.1 砷的来源、形态及其分布  10-13
    1.1.1 砷的来源与形态  10-12
    1.1.2 砷的分布  12-13
  1.2 砷的毒性与用途  13-15
    1.2.1 砷污染对植物的危害  13
    1.2.2 砷污染对动物的危害  13
    1.2.3 砷污染对人的危害  13-14
    1.2.4 砷元素的用途  14-15
  1.3 砷的饮用水标准  15
  1.4 砷的去除方法  15-23
    1.4.1 共沉淀  15-17
    1.4.2 固定床过滤吸附  17-20
    1.4.3 膜分离  20-21
    1.4.4 离子交换  21
    1.4.5 电凝法  21-22
    1.4.6 微生物、植物吸附富集除砷  22
    1.4.7 混凝除砷  22-23
  1.5 本课题研究目的意义及内容  23-25
    1.5.1 研究目的和意义  23-24
    1.5.2 研究的主要内容  24-25
第2章 实验试剂与研究方法  25-28
  2.1 实验试剂  25
  2.2 实验设备  25-26
  2.3 检测方法  26
  2.4 实验装置  26-27
  2.5 实验方法  27-28
第3章 H_2O_2-FeSO_4除As(V)效果及影响因素  28-38
  3.1 pH对H_2O_2-FeSO_4除As(V)效果的影响  29-33
  3.2 H_20_2/Fe摩尔比对H_2O_2-FeSO_4除As(V)效果的影响  33-35
  3.3 初始As(V)浓度对H_2O_2-FeSO_4除As(V)效果的影响  35-36
  3.4 本章小结  36-38
第4章 KMnO_4-FeSO_4除As(V)效果及影响因素  38-47
  4.1 pH值对KMnO_4-FeSO_4除As(V)效果的影响  39-41
  4.2 混凝时间对KMnO_4-FeSO_4除水中As(V)效果的影响  41-42
  4.3 Mn/Fe摩尔比对KMnO_4-FeSO_4除水中As(V)效果的影响  42-44
  4.4 初始As(V)浓度对KMnO_4-FeSO_4除水中As(V)效果的影响  44-45
  4.5 本章小结  45-47
第5章 新生态铁与三价铁盐，铝盐混凝除As(V)效果对比  47-55
  5.1 新生态铁与Fe~(3+)除As(V)效果的对比  47-51
    5.1.1 除As(V)率及出水中剩余As(V)含量的对比  47-49
    5.1.2 沉淀Fe量的对比  49-50
    5.1.3 ZETA电位的比较  50
    5.1.4 低浓度硫酸根对处理效果的影响  50-51
  5.2 Al_2(SO_4)_3除As(V)效果  51-54
  5.3 本章小结  54-55
结论  55-56
参考文献  56-63
致谢  63

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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