新型水处理剂高铁酸钾处理微污染水的研究

论文摘要

目前,包括我国在内的世界上许多国家的水资源受氨氮和有机污染物等常规污染物的侵害较为严重。常规的水处理工艺对这些污染物的去除能力较低,预处理技术和深度处理技术虽可强化处理效果,但一般会存在运行操作较复杂,容易产生二次污染等缺陷。论文针对目前高铁酸钾尚未能大规模工业化生产的问题,采用次氯酸盐氧化法自制高铁酸钾,以模拟微污染水为处理对象,重点研究了高铁酸钾对微污染水中氨氮的去除效果及其影响因素,同时以实际的微污染水为处理对象,对比研究了高铁酸钾直接氧化-混凝-沉淀处理微污染水和高铁酸钾预氧化处理微污染水两种运行方式的处理效果及其影响因素,并比较了几种运行方式的优劣,总结出了适合实际工程运用的运行参数。通过本研究发现:①次氯酸盐氧化法可以稳定合成高铁酸钾的紫黑色晶体,通过对该晶体的红外吸收光谱和紫外-可见光吸收光谱的测定,确认为高铁酸钾晶体。研究发现,次氯酸盐氧化法制取高铁酸钾的产率为40.49%,所制得的高铁酸钾晶体的纯度为91.81%。pH值对高铁酸钾稳定性的影响显著,pH越大,高铁酸钾的稳定性越好。②高铁酸钾处理含氨氮的模拟微污染源水时,氨氮的去除率随着pH的增大而先下降后升高,pH=11时,氨氮的去除率最高。在碱性条件下,氨氮的去除率会随着反应时间的增加而逐渐升高。高铁酸钾的投加量对氨氮去除的效果均影响不大。氨氮的初始浓度越高,高铁酸钾对氨氮的去除效果越好。但无论初始浓度高低,氨氮的去除率都处于较低水平。③用高铁酸钾氧化混凝沉淀去除实际微污染水时发现,pH值和高铁酸钾的投加量对处理效果都有显著影响。对于氨氮的去除来说,在酸性或中性条件下时,处理后水样中的氨氮浓度高于处理前,且经处理后水样中氨氮的浓度随着高铁酸钾投加量的增加而增高。在碱性条件下时,水体中氨氮的去除主要来自氨吹脱作用。对于有机污染物和浊度的去除来说,酸性条件下两种污染物的去除效果要好于中性和碱性条件下。在pH=3和pH=5时,经过滤处理后的水样的浊度低于《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）中所规定的浊度的标准限制。CODMn的去除率以及沉淀处理后的水样中浊度的去除率与高铁酸钾的投加量之间的关系,与Slogistic模型的拟合度都较好,在投加量达到40mg/L（以Fe计,为11.31mg/L）及以上时,CODMn和浊度的去除率的增长趋于平缓。综合考虑,pH=5,高铁酸钾的投加量为4050mg/L（以Fe计,为11.3114.14mg/L）是较为合适的运行条件。④对高铁酸钾预氧化处理实际微污染水来说,预氧化阶段水样的pH值对处理效果的影响不大。经处理后的水样中氨氮的浓度会高于处理前,但相对于直接使用聚合硫酸铁的运行方式来说,高铁酸钾预氧化的运行方式可以提高有机污染物和浊度的去除效果。预氧化阶段高铁酸钾最佳的投加量为5mg/L。预氧化阶段的反应时间越长,处理效果越好,综合考虑,预氧化时间为1015min较为适宜。⑤通过在相同条件下对几种运行方式处理微污染水的效果进行比较发现,高铁酸钾预氧化的运行方式对实际微污染水的处理效果最好。这种运行方式下,一组较为适宜的运行参数为预氧化阶段的时间为1015min,高铁酸钾的投加量为5mg/L（以Fe计,为1.41mg/L）,水样的pH为7。当聚合硫酸铁的投加量为60mg/L时,在这种运行条件下,CODMn的去除率可达到35.38%,沉淀处理后浊度的去除率可达到59.15%。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 概述
• 1.1 微污染水源水的概念及其污染物特征
• 1.2 微污染水源水的处理技术研究现状
• 1.2.1 常规净水工艺
• 1.2.2 深度处理技术
• 1.2.3 预处理技术
• 1.3 高铁酸盐应用于微污染水处理领域的研究
• 1.3.1 高铁酸盐的性质
• 1.3.2 高铁酸盐的鉴定及测定方法
• 1.3.3 高铁酸盐的制备
• 1.3.4 高铁酸盐处理微污染水
• 1.4 课题介绍
• 1.4.1 课题的学术和使用意义
• 1.4.2 研究的目的和内容
• 1.4.3 课题来源
• 2 实验方法和主要药剂材料仪器
• 2.1 实验方法
• 2.1.1 高铁酸钾的制备和定性定量表征
• 2.1.2 高铁酸钾去除氨氮的效果及其影响因素的研究
• 2.1.3 高铁酸钾氧化-混凝-沉淀处理实际微污染水的效果研究
• 2.1.4 高铁酸钾预氧化处理实际微污染水的效果研究
• 2.2 主要药剂材料和仪器设备
• 2.2.1 药剂材料及其规格
• 2.2.2 仪器设备及其规格
• 2.2.3 主要测试指标及测试方法
• 3 高铁酸钾的制备和表征
• 3.1 高铁酸钾的制备
• 3.1.1 实验原理
• 3.1.2 实验步骤
• 3.1.3 实验重点
• 3.2 高铁酸钾产品的定性分析
• 3.2.1 高铁酸钾红外吸收光谱的特征
• 3.2.2 高铁酸钾的紫外-可见光吸收光谱的特征
• 3.3 高铁酸钾纯度的测定
• 3.3.1 实验原理
• 3.3.2 实验试剂
• 3.3.3 实验步骤
• 3.3.4 实验结果和讨论
• 3.4 本章小结
• 4 高铁酸钾去除微污染水中氨氮的能力及影响因素研究
• 4.1 高铁酸钾去除模拟水样中氨氮的效果
• 4.1.1 实验方法
• 4.1.2 实验结果和讨论
• 4.2 反应时间对高铁酸钾去除氨氮效果的影响
• 4.3 碱性条件下的氨吹脱现象
• 4.4 氨氮的初始浓度对其去除效果的影响
• 4.5 本章小结
• 5 高铁酸钾氧化-混凝-沉淀处理实际微污染水的研究
• 5.1 实验方法
• 5.2 高铁酸钾对实际微污染水中氨氮的去除
• 5.2.1 pH 值对氨氮去除效果的影响
• 5.2.2 高铁酸钾的投加量对氨氮去除效果的影响
• 5.3 高铁酸钾对微污染水中有机污染物的去除
• 5.3.1 pH 值对有机污染物去除效果的影响
• 5.3.2 高铁酸钾的投加量对有机污染物去除效果的影响
• 5.4 高铁酸钾对微污染水中浊度的去除
• 5.4.1 pH 值对浊度去除效果的影响
• 5.4.2 高铁酸钾的投加量对浊度去除效果的影响
• 5.5 本章小结
• 6 高铁酸钾预氧化处理实际微污染水的研究
• 6.1 实验方法
• 6.2 聚合硫酸铁的投加量的确定
• 6.3 各因素对高铁酸钾预氧化处理微污染水的效果的影响
• 6.3.1 预氧化阶段的 pH 值对微污染水处理效果的影响
• 6.3.2 预氧化阶段高铁酸钾的投加量对微污染水处理效果的影响
• 6.3.3 预氧化的时间对微污染水处理效果的影响
• 6.4 几种运行方式对微污染水处理效果的比较
• 6.5 本章小结
• 7 结论和建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录