矿井水Fenton高级氧化除铁除锰效果及影响因素的实验研究

论文摘要

矿井水经常在铁猛含量上超标,水中含有过量的铁猛会给人们的生活和环境带来巨大危害。本文研究用Fenton试剂处理矿井水中的铁锰,采用的是静态烧杯实验。通过实验研究发现,H2O2的投加量、H202与Fe2+的投加比例、初始pH值、反应时间和反应温度是影响Fenton试剂氧化反应的因素。当双氧水的投加量为13mmol/L,pH值为5,反应温度为25℃,反应时间为15分钟,此时Fe2+的去除率可达95%;在Fenton试剂对矿井水中的锰去除率的影响实验中,通过正交试验确定了最佳工艺条件:H2O2的投加量为12 mmol/L,H202与Fe2+的投加比例为3:1,pH为4.5,反应温度为30℃,反应时间为10分钟,Mn2+的去除率可达78%。本文还研究了用UV-Fenton试剂处理矿井水中的锰,实验发现在Fenton体系中引入紫外光可以提高废水中Mn2+的去除率,Mn2+的最高去除率可达93%,比不加紫外光照射提高了15%。在UV-Fenton条件下,过氧化氢的投加量较单纯的Fenton氧化反应可以减少18%左右。同时,紫外光照射条件下反应的剧烈程度也远高于单纯的Fenton试剂反应。研究结果表明:Fenton试剂可以有效地去除矿井水中的铁锰,且具有处理时间短,处理效果好,处理费用低等优点,具有很好的市场前景和竞争优势。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 矿井水资源概况
• 1.2 水中铁锰的危害及用水要求
• 1.2.1 铁锰的危害
• 1.2.2 用水要求
• 1.3 除铁除锰的研究现状
• 1.3.1 我国除铁技术的发展
• 1.3.2 我国除锰技术的发展
• 1.3.3 国外除铁除锰的研究现状
• 1.3.4 目前研究存在的问题
• 1.4 高级氧化技术在水处理领域的应用
• 1.5 本文的研究目的与意义
• 1.6 本文研究的主要内容
• 2 除铁除锰的化学理论基础
• 2.1 水中铁质和锰质的来源
• 2.1.1 水中铁质的来源
• 2.1.2 水中锰的来源
• 2.1.3 铁和锰的溶解平衡
• 2+和M11²⁺的氧化反应动力学'>2.1.4 Fe²⁺和M11²⁺的氧化反应动力学
• 2.2 Fenton 法的理论概述
• 2.2.1 Fenton 试剂的概述
• 2.2.2 Fenton 反应机理
• 2.2.3 UV-Fenton 反应机理
• 2.3 羟基自由基的性质
• 3 实验材料及检测方法
• 3.1 实验原料
• 3.1.1 实验水样
• 3.1.2 实验药品
• 3.2 主要实验仪器
• 3.3 实验试剂配置
• 3.3.1 除铁实验试剂配置
• 3.3.2 除锰实验试剂配置
• 3.4 实验检测方法
• 3.4.1 铁离子的检测方法及测定结果的表述
• 3.4.2 锰离子的测定方法及测定结果的表述
• 4 Fenton 高级氧化法对铁去除效果的实验研究
• 4.1 实验原理
• 4.2 工作曲线的绘制
• 2+去除效果的实验研究'>4.3 Fenton 试剂对Fe²⁺去除效果的实验研究
• 4.3.1 实验药品和试剂
• 20₂ 投加量的影响'>4.3.2 H₂0₂投加量的影响
• 4.3.3 pH 值的影响
• 4.3.4 反应温度的影响
• 4.3.5 反应时间的影响
• 4.3.6 正交试验
• 4.4 本章小结
• 5 Fenton 高级氧化法对锰去除效果的实验研究
• 5.1 实验原理
• 5.2 工作曲线的绘制
• 5.3 Fenton 试剂对锰去除效果的实验研究
• 5.3.1 实验药品和试剂
• 20₂ 投加量对锰去除效果的影响'>5.3.2 H₂0₂投加量对锰去除效果的影响
• 2O₂与 Fe²⁺投加比例对锰去除效果的影响'>5.3.3 H₂O₂与 Fe²⁺投加比例对锰去除效果的影响
• 5.3.4 反应时间对锰去除效果的影响
• 5.3.5 pH 值对锰去除效果的影响
• 5.3.6 反应温度对锰去除效果的影响
• 5.3.7 正交试验
• 5.4 Fenton 试剂对铁锰同时存在时锰去除效果的实验研究
• 5.4.1 实验药品和试剂
• 20₂ 投加量对锰去除效果的影响'>5.4.2 H₂0₂投加量对锰去除效果的影响
• 5.4.3 pH 值对锰去除效果的影响
• 5.4.4 反应温度对锰去除效果的影响
• 5.4.5 反应时间对锰去除效果的影响
• 5.4.6 正交试验
• 5.5 UV-Fenton 法对铁锰同时存在时锰去除效果的实验研究
• 5.5.1 实验药品和试剂
• 20₂ 投加量对锰去除效果的影响'>5.5.2 H₂0₂投加量对锰去除效果的影响
• 5.5.3 pH 值对锰去除效果的影响
• 5.5.4 UV 光照时间对锰去除效果的影响
• 5.5.5 反应温度对锰的去除率的影响
• 5.5.6 正交试验
• 5.6 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集