铁盐混凝过程中As（Ⅲ）和As（Ⅴ）去除规律的研究

论文摘要

砷及砷的化合物是诸多权威机构公认的致癌物。砷的危害和控制是目前水处理研究的热点之一。砷的来源广泛,矿物的溶解、冶金行业的含砷废水的排放,严重危害环境及人类健康安全。国内外混凝除砷技术研究较多,大多数结果表明由于As（III）移动性强,As（V）的去除优于As（III）,所以去除As（III）时,通常使用氧化剂将As（III）氧化成As（V）后去除。但最近的关于铁氧化物吸附砷的研究结果指出,在特定条件下,As（III）的吸附优于As（V）。因此,本课题研究三价铁混凝去除As（III）、As（V）效能比较,探讨特定情况下的As（III）和As（V）去除优势。本研究的目的和内容如下:考察不同pH条件下,不同砷铁比条件下As（III）和As（V）的去除效能;考察不同pH条件下,三价铁混凝除砷容量;考察水体中共存阴阳离子三价铁混凝除砷的影响。结果表明,As（III）和As（V）的去除率相同时的交叉点pH值,随着砷浓度的增大,砷铁摩尔比为0.12、0.25、0.37、0.50时,交叉点pH值分别pH=8.4、8.3、7.7、7.3。这说明,在砷铁比达到一定程度时,中性条件下As（III）的去除优于As（V）。共存阴阳离子对交叉点pH值存在影响。研究表明,pH=58条件下,三价铁（总量）混凝除As（III）的容量曲线分为两个阶段:在第一阶段,As（III）的混凝容量随着平衡砷浓度的增加而逐渐增加,直至达到一个平台期;在第二阶段,As（III）的混凝容量再次随着平衡砷浓度的增加而逐渐增加。这说明不同浓度的As（III）在混凝过程中去除的机理不同,第一阶段可能是典型的吸附过程,第二阶段的行为不能用单纯的吸附过程来解释,需要进一步研究探讨其去除机理。而As（V）的混凝去除的容量曲线研究指出,在pH=56条件下,随着平衡砷浓度的增加,三价铁混凝除As（V）的量达到一个平衡值;但在pH=78时,随着平衡砷浓度的增加,三价铁混凝去除As（V）的量先增加后降低,根据残留铁量可以说明,As（V）的存在减少了铁的沉淀,从而降低了As（V）的去除量。钙离子的存在增加了铁氧化物表面的正电荷,促进其沉淀及其对As（V）的亲和力,促进了As（V）的去除;而对于As（III）的去除影响,5100mg/L的钙离子轻微抑制As（III）的去除;Ca2+对As（V）和As（III）的影响不同,说明两种砷形态在混凝过程中的去除机制不同。三种阴离子PO43-、SO42-、SiO32-和腐殖酸都不同程度降低了混凝对As（III）和As（V）的去除,因为其对铁盐沉淀的抑制和对沉淀表面点位的竞争,但其各自不同的竞争能力和浓度不同,抑制的作用效果也不同。钙离子的存在在pH=8时能够促进Fe（III）凝聚沉淀,因而可以减轻腐殖酸或者磷酸根对砷去除的负面影响,但是其提高程度由于共存离子的竞争能力不同而不同。但钙离子同磷酸根共存时,对As（III）的去除有抑制作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 砷的性质、用途及来源
• 1.1.1 砷的性质
• 1.1.2 砷的用途
• 1.1.3 砷的来源
• 1.2 砷在水中的存在形态
• 1.3 砷的毒性及污染
• 1.3.1 砷的毒性
• 1.3.2 砷的污染
• 1.4 砷的标准
• 1.5 混凝除砷的应用
• 1.5.1 混凝除砷在生活饮用水处理方面的应用
• 1.5.2 混凝除砷在工业废水处理方面的应用
• 1.6 课题研究内容及意义
• 1.6.1 课题研究意义和目的
• 1.6.2 课题研究内容
• 第2章 实验材料及实验方法
• 2.1 实验试剂
• 2.2 实验仪器及检测方法
• 2.2.1 实验仪器
• 2.2.2 检测方法
• 2.3 实验方法
• 3混凝除砷效果研究'>第3章 FeC1₃混凝除砷效果研究
• 3.1 不同砷铁摩尔比、不同 pH 条件下砷的去除效果比较
• 3.1.1 不同砷铁摩尔比、不同pH 条件下As（Ⅲ）的去除效果比较
• 3.1.2 不同砷铁摩尔比、不同pH 条件下As（Ⅴ）的去除效果比较
• 3 混凝过程中残留铁量的变化'>3.2 FeC1₃混凝过程中残留铁量的变化
• 3.3 不同砷铁比、不同PH 条件下AS（Ⅲ）和AS（Ⅴ）的去除效果比较
• 3.4 离子共存对交叉点 pH 值的影响
• 3.5 本章小结
• 3混凝除砷容量研究'>第4章 FeC1₃混凝除砷容量研究
• 3 混凝除AS（Ⅲ）的容量'>4.1 FeC1₃混凝除AS（Ⅲ）的容量
• 3 混凝除AS（Ⅴ）的容量'>4.2 FeC1₃混凝除AS（Ⅴ）的容量
• 4.3 AS（Ⅲ）和AS（Ⅴ）的混凝容量比较
• 4.4 本章小结
• 3混凝除As（Ⅲ）和As（Ⅴ）效果的影响'>第5章 水中共存离子对FeC1₃混凝除As（Ⅲ）和As（Ⅴ）效果的影响
• 5.1 水中磷酸根离子对除As（Ⅲ）和As（Ⅴ）效果的影响
• 5.1.1 不同浓度磷酸根、不同pH 下磷酸盐对除砷效果的影响
• 5.1.2 不同浓度磷酸根、不同pH 下磷酸盐对残留铁量的影响
• 5.1.3 磷酸根存在对混凝除砷过程产生影响的原因
• 5.2 水中硅酸根离子对除As（Ⅲ）和As（Ⅴ）效果的影响
• 5.2.1 不同浓度硅酸根、不同pH 下硅酸盐对除砷效果的影响
• 5.2.2 不同浓度硅酸根、不同pH 下硅酸根对残留铁量的影响
• 5.2.3 硅酸根存在对混凝除砷过程产生影响的原因
• 5.3 水中硫酸根离子对除As（Ⅲ）和As（Ⅴ）效果的影响
• 5.3.1 不同浓度硫酸根、不同pH 下硫酸盐对除砷效果的影响
• 5.3.2 不同浓度硫酸根、不同pH 下硫酸根对残留铁量的影响
• 5.3.3 硫酸根存在对混凝除砷过程产生影响的原因
• 5.4 水中腐殖酸对除As（Ⅲ）和As（Ⅴ）效果的影响
• 5.4.1 不同浓度腐殖酸、不同pH 下腐殖酸对除砷效果的影响
• 5.4.2 不同浓度腐殖酸、不同pH 下腐殖酸对残留铁量的影响
• 5.4.3 腐殖酸存在对混凝除砷过程产生影响的原因
• 5.5 水中钙离子对除As（Ⅲ）和As（Ⅴ）效果的影响
• 5.5.1 不同浓度钙离子、不同pH 下钙离子对除砷效果的影响
• 5.5.2 不同浓度钙离子、不同pH 下钙离子对残留铁量的影响
• 5.5.3 钙离子存在对混凝除砷过程产生影响的原因
• 5.6 水中共存阴阳离子对除As（Ⅲ）和As（Ⅴ）效果的复合影响
• 5.6.1 腐殖酸和钙离子共存对除As（Ⅲ）和As（Ⅴ）效果的复合影响
• 5.6.2 磷酸根和钙离子共存对除As（Ⅲ）和As（Ⅴ）效果的复合影响
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢