水合二氧化锰除镉（Ⅱ）效能及机理的试验研究

论文摘要

近年来我国饮用水源镉污染日益严重,镉污染事件频发,2007开始执行的《生活饮用水卫生标准》将镉的限值由0.01mg/L改为0.005mg/L。常规给水处理工艺无法有效去除水中的微量镉,沉淀法、离子交换法、吸附法、膜法不适于大流量饮用水中微量镉的去除,故开发新型、经济、高效的饮用水除镉技术迫在眉睫。针对这一问题,本文采用高锰酸钾-硫代硫酸钠工艺制备水合二氧化锰,对其除镉效果展开研究,考察了水中共存离子对除镉效果的影响,并对除镉机理进行了初步探讨。实验采用去离子水配水,向水中添加所需量的镉,固定水体的离子强度和碱度。水合二氧化锰通过向KMnO4溶液中滴加Na2S2O3溶液在烧杯中预先制备,KMnO4/Na2S2O3摩尔比为2,反应时间为2分钟。然后将其投入配制好的含镉水中进行混凝实验,经2分钟混合,15分钟絮凝,20钟沉淀后取样分析,结果表明,初始镉（Ⅱ）浓度为1mg/L,水合二氧化锰投量为20mg/L,pH=6.92,镉的去除率可达85.04%。不同背景水体条件下水合二氧化锰均能取得较好的除镉效果。水合二氧化锰的除镉效果对pH值依赖很大,pH值越大去除率越高。浊度和水中共存的镁离子对除镉效果基本没有影响。离子强度和水中共存的钙离子能够抑制镉的去除。硅酸盐、磷酸盐、腐植酸在低浓度时（<0.2mmol/L）能促进镉的去除,高浓度时（>0.2mmol/L）对镉的去除具有显著的抑制作用。酸性条件下,磷酸盐、硫酸盐能够促进镉的去除,碱性条件下对除镉效果影响不大。在pH=510范围内,硅酸盐对镉的去除率效果影响不大。水合二氧化锰主要通过吸附作用去除水中的镉,其除镉效果明显好于市售固体二氧化锰和铁盐、铝盐混凝剂,略差于新生态水合二氧化锰。硫代硫酸钠制备的水合二氧化锰除镉效果略低于亚硫酸钠和硫酸锰,但在出水浊度和残留锰浓度上具有显著优势。高锰酸钾与硫代硫酸钠制备的水合二氧化锰表现出良好的除镉的性能,并具备操作简便、易于实施的优点,可以作为饮用水中除镉的有效方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 镉的性质及污染
• 1.1.1 镉的性质及来源
• 1.1.2 饮用水的镉污染
• 1.2 镉的毒性、危害及饮用水标准
• 1.3 镉在水中的存在形态
• 1.4 常规给水处理工艺的除镉效能
• 1.5 水中微量镉的处理方法
• 1.5.1 化学沉淀法
• 1.5.2 强化混凝法
• 1.5.3 离子交换法
• 1.5.4 吸附法
• 1.5.5 膜分离法
• 1.6 水合二氧化锰的性能及其在除镉中的应用
• 1.7 课题研究的意义和内容
• 1.7.1 课题研究的目的和意义
• 1.7.2 课题研究的内容
• 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
• 第3章 水合二氧化锰除镉（Ⅱ）效果研究
• 3.1 水合二氧化锰除镉（Ⅱ）效果及与其它混凝剂的比较
• 3.2 HMDO 与HFMO 除镉（Ⅱ）工艺参数优化
• 3.2.1 HMDO 和HFMO 投量对除镉效果的影响
• 3.2.2 浊度对除镉（Ⅱ）效果的影响
• 3.2.3 pH 对除镉（Ⅱ）效果的影响
• 3.2.4 镉初始浓度对除镉（Ⅱ）效果的影响
• 3.2.5 混凝时间对除镉（Ⅱ）效果的影响
• 3.2.6 京密引水渠水对除镉（Ⅱ）效果的影响
• 3.3 水合二氧化锰制备条件的优化
• 3.3.1 反应时间对除镉（Ⅱ）效果的影响
• 4/Na₂S₂0₃ 摩尔比例对除镉（Ⅱ）效果的影响'>3.3.2 KMn0₄/Na₂S₂0₃摩尔比例对除镉（Ⅱ）效果的影响
• 4 投加方式对除镉（Ⅱ）效果的影响'>3.3.3 KMn0₄投加方式对除镉（Ⅱ）效果的影响
• 3.4 不同背景水体对除镉（Ⅱ）效果的影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 水中共存离子对水合二氧化锰除镉（Ⅱ）效果影响
• 4.1 水中钙离子对除镉（Ⅱ）效果影响
• 4.2 水中镁离子对除镉（Ⅱ）效果影响
• 4.3 磷酸盐对除镉（Ⅱ）效果的影响
• 4.4 硅酸盐对除镉（Ⅱ）效果的影响
• 4.5 离子强度对除镉（Ⅱ）效果的影响
• 4.6 硫酸盐对除镉（Ⅱ）效果的影响
• 4.7 腐植酸对除镉（Ⅱ）效果的影响
• 4.8 本章小结
• 第五章 水合二氧化锰除镉（Ⅱ）机理初步探讨
• 5.1 HMDO 与水合二氧化锰吸附剂除镉（Ⅱ）效果比较
• 5.2 固体二氧化锰、新生态水合二氧化锰与HMDO 除镉（Ⅱ）效果比较
• 5.3 不同还原剂对除镉（Ⅱ）效果的影响
• 5.4 HMDO 与常规混凝剂除镉（Ⅱ）效果比较
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文
• 致谢