滤料表面活性滤膜接触氧化水中Mn2+机理的研究

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我国北方城市多以地下水作为饮用水水源,然而水质监测结果显示地下水锰超标率高,是目前亟待解决的重要问题。接触氧化法是我国水厂除锰的主要方法,本文考察A市高铁锰地下水中试过滤系统中滤料表面活性膜的物理、化学特性,研究活性膜吸附水中Mn2+和DO的动力学,揭示滤料表面活性滤膜接触氧化水中Mn2+机理,为接触氧化法除锰提供理论依据。主要研究结果如下:(1)随着滤膜不断成熟,滤层去除Mn2+能力逐渐上升,滤料的比表面积、总孔容及孔径都有所增加,从而增加了膜表面的吸附空位,有利于Mn2+及DO的吸附。(2)随着滤膜的成熟,滤膜对水中Mn2+的吸附速率和吸附量都在不断地提高。活性滤膜容易吸附水中的Mn2+,吸附过程满足Langmuir方程,即满足单分子层化学吸附模型。(3)Mn2+的初始浓度C0与平衡时滤膜吸附量Se呈正线性相关;当水中Mn2+浓度在0~5mg·L-1之间时,活性滤膜对水中Mn2+的吸附量的计算式为Se(mg·g-1)=0.02781C0(mg·L-1)+0.02712。(4)半熟料滤膜对Mn2+的主要化学吸附位为FeOOH中O原子,对DO的主要化学吸附位为FeOOH和FeO中Fe原子;熟料滤膜对Mn2+的化学吸附活性位为Fe-O和Mn-O中的O原子,对DO的主要化学吸附位为FeOOH和FeO中的Fe原子和MnO2、Mn2O3和MnFeO4中Mn原子。(5)化学吸附位分析结果得出活性滤膜表面的Mn2+先同Fe-O和Mn-O中的O原子发生化学吸附,然后溶解氧将滤膜表面的吸附态锰进一步氧化,进而完成Mn2+在滤膜表面的接触氧化。
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