高铁酸钾同时去除微污染水中有机物和重金属的研究

论文摘要

近年来,饮用水源水质的不断恶化和对饮用水水质要求的不断提高,使饮用水处理面临巨大的挑战,寻求经济高效、绿色环保的水处理药剂和方法成为给水处理领域的重要研究课题。高铁酸盐化学性质独特、性能功效优越,在水处理中有很大的应用潜力。但是因制备难度大、成本高,产物易分解等局限性的存在,其在水处理中还未广泛应用,该领域的研究工作仍十分有限。研究污染物的种类较少,反应机理研究欠缺,尤其是对微污染水中有机物和重金属的处理方面尚未系统地研究。本文在实验室配水,循序渐进地进行了以下三个子实验:⑴研究高铁酸钾同时去除原液（苯酚浓度为13.29mg/L,Cu（II）浓度为1.0 mg/L）中苯酚和Cu（II）的影响因素和效能,并初步探讨其去除作用机理,分析Cu（II）的存在对高铁酸钾去除苯酚和CODMn效果的影响。⑵研究高铁酸钾同时去除原液（苯酚浓度为13.29mg/L,Cr（Ⅵ）浓度为0.05 mg/L）中苯酚和Cr（Ⅵ）的影响因素和效能,并初步探讨其去除作用机理,分析Cr（Ⅵ）的存在对高铁酸钾去除苯酚和CODMn效果的影响。⑶研究高铁酸钾同时去除原液（苯酚浓度为13.29mg/L,Cu（II）浓度为1.0 mg/L,Cr（Ⅵ）浓度为0.05mg/L）中苯酚、Cu（II）和Cr（Ⅵ）的影响因素和效能,并初步探讨其去除作用机理,分析苯酚、CODMn、Cu（II）和Cr（Ⅵ）在该过程中的相互影响关系。本文的主要结论有:⑴高铁酸钾同时去除子实验1微污染水中苯酚、CODMn和Cu（II）的最佳条件为:高铁酸钾与苯酚的质量比为15:1,氧化段pH =9.0,氧化时间为10min,絮凝段pH=8.0,絮凝时间为30min。此时CODMn的去除率达到51.58%,残留量可达到Ⅲ类水平（GB3838-2002）（高锰酸盐指数≤6 mg/ L）,同时Cu（II）的去除率可达99.07%,残留量达到Ⅰ类水平（铜≤0.01 mg/ L）。⑵高铁酸钾同时去除子实验2微污染水中苯酚、CODMn和Cr（Ⅵ）的最佳条件为:高铁酸钾与苯酚的质量比为15:1,氧化段pH =4.0,氧化时间为20min,絮凝段pH =7.0,絮凝时间为30min。此时CODMn的去除率达到56.77%,残留量可达到Ⅲ类水平（GB3838-2002）（高锰酸盐指数≤6 mg/ L）,同时Cr（Ⅵ）的去除率可达88.47%。⑶高铁酸钾同时去除子实验3微污染水中苯酚、CODMn、Cu（II）和Cr（Ⅵ）的最佳条件为:高铁酸钾与苯酚的质量比为15:1,氧化段pH =4.0,氧化时间为20min,絮凝段pH =9.0,絮凝时间为30min,此时CODMn的去除率达到51.39%,残留量可达到Ⅲ类水平（高锰酸盐指数≤6 mg/ L）,同时Cu（II）、Cr（Ⅵ）的去除率分别达到76.33%和61.36%;高铁酸钾同时去除水中的苯酚、CODMn、Cu（II）和Cr（Ⅵ）是竞争性吸附、协同吸附、沉淀作用、络合作用等过程共同作用的结果,由于对吸附剂的争夺,同时去除实验中Cu（II）和Cr（Ⅵ）的去除率较单一去除的去除率均有所降低,苯酚和CODMn的去除率较单一去除的去除率变化差别不大。我国的水资源短缺,水污染严重,研究并推广高铁酸盐在微污染原水处理中的应用将具有良好环境效益、经济效益和社会效益。

论文目录

摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 我国饮用水源水污染现状及危害

1.1.1 我国饮用水源水污染现状

1.1.2 饮用水源水中的主要污染物及其危害

1.2 饮用水源水的处理现状

1.2.1 微污染水源的水质特征

1.2.2 常规饮用水处理工艺的局限性

1.2.3 强化常规处理技术

1.2.4 微污染水源水预处理技术

1.2.5 微污染水源水深度处理技术

1.2.6 微污染水源水处理现状总结和展望

1.3 高铁酸钾的特性

1.3.1 晶体结构及稳定性

1.3.2 强氧化性

1.3.3 优异的混凝与助凝特性

1.3.4 无害性

1.4 高铁酸盐的氧化还原分解机理

1.5 高铁酸钾在水处理方面的应用

1.5.1 去除水中污染物

1.5.2 用于杀菌消毒

1.5.3 用于除藻

1.5.4 用于脱味除臭

1.5.5 用于去除浊度、色度

1.6 课题的研究背景

1.6.1 酚类化合物的处理现状

1.6.2 高铁酸盐对微污染水中有机物的去除现状

1.6.3 水体中重金属污染物的处理现状

1.6.4 高铁酸盐对微污染水中重金属的去除现状

1.7 课题的主要研究内容及创新点

1.7.1 本课题主要研究内容

1.7.2 本课题主要创新点

第二章实验方案设计

2.1 实验方案

2.2 主要仪器及药剂

2.2.1 主要实验仪器

2.2.2 主要药剂

2.3 实验方法

2.4 分析测试方法

2.4.1 苯酚的测定方法

Mn 的测定方法'>2.4.2 COD_Mn的测定方法

2.4.3 Cu（II）的测定方法

2.4.4 Cr（Ⅵ）的测定方法

2.5 实验数据处理

第三章高铁酸钾同时去除微污染水中苯酚和Cu（II）的研究

3.1 实验结果与讨论

3.1.1 高铁酸钾投加量的影响

3.1.2 氧化段pH 值的影响

3.1.3 氧化时间的影响

3.1.4 絮凝段pH 值的影响

3.1.5 絮凝时间的影响

3.2 反应机理分析

3.3 本章小结

第四章高铁酸钾同时去除微污染水中苯酚和Cr（Ⅵ）的研究

4.1 实验结果与讨论

4.1.1 氧化段pH 值的影响

4.1.2 氧化时间的影响

4.1.3 絮凝段pH 值的影响

4.1.4 絮凝时间的影响

4.1.5 高铁酸钾投加量的影响

4.2 本章小结

第五章高铁酸钾对微污染水中Cu（II）和Cr（Ⅵ）协同去除作用的研究

5.1 实验结果与讨论

5.1.1 高铁酸钾投加量的影响

5.1.2 氧化时间的影响

5.1.3 氧化段pH 值的影响

5.1.4 絮凝时间的影响

5.1.5 絮凝段pH 值的影响

5.2 本章小结

第六章相关问题讨论

6.1 高铁酸盐氧化-絮凝同时去除有机物和重金属是微污染水处理的新方法

6.1.1 目前微污染水处理中存在的问题

6.1.2 微污染水处理的新思路——高铁酸盐氧化-絮凝法

6.2 有机物、重金属离子之间的协同关系分析

Mn 去除效果的影响分析'>6.2.1 Cu（II）的存在对苯酚和COD_Mn去除效果的影响分析

Mn 去除效果的影响分析'>6.2.2 Cr（Ⅵ）的存在对苯酚和COD_Mn去除效果的影响分析

Mn)三者之间的影响分析'>6.2.3 Cu（II）、Cr（Ⅵ）和苯酚(COD_Mn)三者之间的影响分析

第七章研究结论与建议

7.1 研究结论

7.2 建议

参考文献

附录

本实验实验装置及主要仪器（附图）

致谢

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