二氧化氯-接触催化氧化联合去除水中铁和锰

Posted 2023-01-13 联合

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摘要：为了解决水体中铁锰季节性超标的问题，提出一种既能够减少化学试剂的使用又能有效去除铁锰的经济有效的方法。研究了单一方法（二氧化氯氧化法、接触催化氧化法）及两者联合对铁锰的去除效果，提出用二氧化氯氧化-锰砂过滤联合方法解决。研究表明，用ClO2氧化去除水中Fe2+的反应先发生、速率较快且效果较好，而与Mn2+反应则较慢并且不能完全转化为沉淀。

单纯接触催化氧化法需要较长时间，过滤层才能达到稳定且较好的处理效果，培养过程中其除锰效果并不理想。两者联合时，利用过滤层的吸附作用去除部分铁锰，减少了氧化剂的使用。初期3个柱的除Mn2+效果都比较好，去除率均大于80%；然而采用石英砂或纤维束滤料的滤柱去除Mn2+的效果随时间变差，但采用锰砂的除锰效果在实验期间始终维持在较高水平。

近年来，由于地下水污染程度的加剧及其水量的限制，许多地区将湖泊、水库等作为饮用水源地。然而，地表水水环境受外部条件的影响较大。

由于铁、锰性质较为相似且金属的价态多样，其在环境中易因外部条件的影响发生再释放和沉淀的相互转化，造成水体中铁锰浓度的季节性升高现象，这会导致水厂原水水质发生“突然”恶化的现象，并使水厂处理工艺效率下降，混凝剂和消毒剂的耗费增加，出厂水质下降。

目前，去除水中铁锰的技术主要有强氧化剂法、物理化学方法和生物法。这些技术方法的研究、发展和应用，极好地完善了含铁、锰水的处理技术及工艺。在实际应用中它们各有优势，但也存在一定的问题。强氧化剂法对投加量的要求较为严格，而且成本较高；物理化学法处理的效果并不够理想；生物法的去除效果较好，但是一般需要较长的水力停留时间。因此2种方法的联合使用已经成为研究水中铁锰去除的一种新思路。

针对夏季水库中铁锰含量季节性超标的现象（王圈水库，PH为7.５左右），为使水厂即能消除突增的污染，又能减少化学药剂的投加量，对水中铁锰的去除方法进行研究。通过比较常用强氧化剂的特点，选定二氧化氯研究其对水中铁锰的去除效果；为了应对水质‘突然’恶化现象，考虑增加过滤层作为缓冲，可供选择的原料有很多；选定合理的初始条件，研究二氧化氯氧化－接触催化氧化的效果，为水体中铁锰的处理提供了科学的依据。

1　材料与方法

1.1　实验材料

（1）实验用水。研究二氧化氯氧化处理水中铁锰的效果时，采用蒸馏水配制Ｆe2+、MN2+的浓度分别为1.0、1.５Mg/L的混合溶液；接触催化氧化法除锰的实验用水取自某水厂混凝后直接过滤的出水；进行联合效果的研究时，实验用水是用自来水（经活性炭吸附，余氯已去除）配制的Ｆe2+、MN2+的浓度分别为1.0、1.５Mg/L的混合溶液。

（2）氧化剂。在实验室内通过往亚氯酸钠（Na-CLO2）溶液中慢慢地加入稀HCL制取CLO2，得到浓度较高的CLO2溶液，使用时按所需浓度进行稀释。。

（3）滤料性质。石英砂、锰砂的粒径均在0.５～2MM范围内，其组成和性质见表1；纤维束滤料取自即墨市市北水厂，其组成纤维的长为（20±５）MM，直径为20～５0μM；纤维束粗在100～1５0MM之间，孔隙率≥9８%，表面积高达3５00M2/M，截泥量可达到８kg/M。

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