高锰酸钾预氧化—新生态铁联用去除As（III）的效能及机理

论文摘要

随着地表水和地下水中砷污染的日益加剧以及国家标准化管理委员会和中华人民共和国卫生部接受越来越严格的标准（由目前的50μg/L下降至10μg/L）,而目前的除砷方法并不能完全满足这一要求,开发新的、经济高效的除砷技术显得尤为必要。本文针对这一热点,通过工艺对比,采用高锰酸钾协同硫酸亚铁工艺强化去除饮用水中的砷,重点考察了该工艺的各种参数、水中共存离子的影响并对除砷机理进行了初步探讨。实验采用蒸馏水配水,控制pH值,向水中投加所需量的砷、固定离子强度及碱度。研究结果表明,高锰酸钾-硫酸亚铁工艺具有非常好的协同除砷效果。硫酸亚铁投量2.5mg Fe/L、pH=5,氧化2min、混凝1min、絮凝20min,对于亚砷酸盐（As（III） =1mg/L）,Mn/As摩尔比达到1.4;对于砷酸盐（As（V） =0.984mg/L）,Mn/Fe摩尔比超过0.2时两者都能取得高达99%的去除效果。本工艺受pH值的影响较大,随着pH值升高,高锰酸钾-硫酸亚铁工艺除As（III）效率降低。利用高锰酸钾氧化水中共存的亚铁离子（Fe（II））与As（III）时也能取得较好的除As（III）效果;pH=5时锰离子的存在对As（III）的去除无明显影响。此外,本工艺对不同水体具有较强的适应能力。实验发现,酸性条件下水中共存的钙离子、硅酸盐对除As（III）效果影响不明显,但中性、碱性条件下前者能够促进As（III）的去除而后者表现出很大的抑制作用。在整个pH范围内,磷酸盐对砷的去除表现出很强的抑制作用,腐殖酸除pH=4的点外也有类似的效果。在本工艺中,实际需要的高锰酸钾并非越多越好,但需满足氧化As（III）、硫酸亚铁,产生的新生态铁除砷性能要明显好于硫酸铁。铁、锰之间主要通过吸附、共沉淀作用去除水中的砷,表现出非常好的协同能力。相对于投加的As（V）、新生态的As（V）更易被去除。高锰酸钾-硫酸亚铁工艺表现出良好的去除水中砷的性能,并具有高效、经济、方便等优势,是一项适合我国当前国情的强化去除饮用水砷污染的技术。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 砷的来源及分布
• 1.1.1 砷的来源
• 1.1.2 砷的分布
• 1.2 砷在水中的存在形态
• 1.3 砷的毒性及危害途径
• 1.4 砷的饮用水标准
• 1.5 砷的去除方法
• 1.5.1 离子交换法
• 1.5.2 膜分离法
• 1.5.3 微生物、植物吸附富集除砷
• 1.5.4 电凝法
• 1.5.5 吸附法
• 1.5.6 氧化-混凝法
• 1.6 课题的研究内容与意义
• 第2章 实验试剂、设备、检测方法及实验方法
• 2.1 实验试剂
• 2.2 实验设备及检测方法
• 2.2.1 实验设备
• 2.2.2 检测方法
• 2.3 实验方法
• 4-Fe²⁺工艺除As（III）效果及参数优化'>第3章 KMnO₄-Fe²⁺工艺除As（III）效果及参数优化
• 4-Fe²⁺工艺除As（III）效果及与其他工艺的比较'>3.1 KMnO₄-Fe²⁺工艺除As（III）效果及与其他工艺的比较
• 4-Fe²⁺工艺除As（III）参数优化'>3.2 KMnO₄-Fe²⁺工艺除As（III）参数优化
• 3.2.1 pH值对除As（III）效果的影响
• 3.2.2 氧化时间、絮凝时间对除As（III）效果的影响
• 3.2.3 初始As（III）浓度对除As（III）效果的影响
• 3.2.4 Fe（II）投加顺序对除As（III）效果的影响
• 3.2.5 Mn/As摩尔比对除As（III）效果的影响
• 3.2.6 Mn/Fe摩尔比对除As（V）效果的影响
• 4-Fe²⁺除As（III）效果的影响'>3.3 不同水体对KMnO₄-Fe²⁺除As（III）效果的影响
• 3.4 本章小结
• 4-Fe²⁺工艺除As（III）效果的影响'>第4章 水中共存离子对KMnO₄-Fe²⁺工艺除As（III）效果的影响
• 2+离子对除As（III）效果的影响'>4.1 水中Ca²⁺离子对除As（III）效果的影响
• 2+离子对除As（III）效果的影响'>4.2 水中共存Mn²⁺离子对除As（III）效果的影响
• 4.3 水中硅酸根离子对除As（III）效果的影响
• 4.4 水中磷酸根离子对除As（III）效果的影响
• 4.5 腐殖酸对除As（III）效果的影响
• 4.6 本章小结
• 4-Fe²⁺工艺除As（III）机理初步探讨'>第5章 KMnO₄-Fe²⁺工艺除As（III）机理初步探讨
• 2+、MnO₂、KMnO₄-Fe²⁺工艺除As（III）效果对'>5.1 Fe²⁺、MnO₂、KMnO₄-Fe²⁺工艺除As（III）效果对
• 4与Fe²⁺或Fe³⁺投量对除As（III）效果的影响'>5.2 KMnO₄与Fe²⁺或Fe³⁺投量对除As（III）效果的影响
• 5.3 新生态As（V）与陈化As（V）对除砷效果的影响
• 4-Fe²⁺工艺与Fe-Mn二元吸附剂除As（III）效果对比'>5.4 KMnO₄-Fe²⁺工艺与Fe-Mn二元吸附剂除As（III）效果对比
• 5.5 不同氧化剂对As（III）/As（V）去除效果的影响
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢