錳砂,石英砂濾料表面活性濾膜接觸氧化水中Mn2+除鐵除錳機理
【關鍵詞】 石英砂;錳砂濾料;活性濾膜; Mn2+; 溶解氧; 吸附; 錳砂石英砂除鐵除錳機理;
在我國北方城市多以地下水作為飲用水水源,然而水質監測結果顯示地下水錳超標率高,是目前亟待解決的重要問題。接觸氧化法是我國水廠除錳的主要方法,考察高鐵錳地下水中試過濾系統中錳砂濾料表面活性膜的物理、化學特性,研究活性膜吸附水中Mn2+和DO的動力學,揭示石英砂、錳砂濾料表面活性濾膜接觸氧化水中Mn2+機理,為接觸氧化法除錳提供理論依據。
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錳砂,石英砂濾料表面活性濾膜接觸氧化水中Mn2+除鐵除錳機理結果如下:
(1)隨著濾膜不斷成熟,濾層去除Mn2+能力逐漸上升,錳砂、石英砂濾料的比表面積、總孔容及孔徑都有所增加,從而增加了膜表面的吸附空位,有利于Mn2+及DO的吸附。
(2)隨著濾膜的成熟,濾膜對水中Mn2+的吸附速率和吸附量都在不斷地提高。活性濾膜容易吸附水中的Mn2+,吸附過程滿足Langmuir方程,即滿足單分子層化學吸附模型。
(3)Mn2+的初始濃度C0與平衡時濾膜吸附量Se呈正線性相關;當水中Mn2+濃度在0~5mg·L-1之間時,活性濾膜對水中Mn2+的吸附量的計算式為Se(mg·g-1)=0.02781C0(mg·L-1)+0.02712。 (4)半熟料濾膜對Mn2+的主要化學吸附位為FeOOH中O原子,對DO的主要化學吸附位為FeOOH和FeO中Fe原子;熟料濾膜對Mn2+的化學吸附活性位為Fe-O和Mn-O中的O原子,對DO的主要化學吸附位為FeOOH和FeO中的Fe原子和MnO2、Mn2O3和MnFeO4中Mn原子。
(5)化學吸附位分析結果得出活性濾膜表面的Mn2+先同Fe-O和Mn-O中的O原子發生化學吸附,然后溶解氧將濾膜表面的吸附態錳進一步氧化,進而完成Mn2+在濾膜表面的接觸氧化。
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