纳米KDF去除水中余氯及重金属的试验研究

论文摘要

随着工业及科技的发展,水中的溶解性污染物如重金属离子、余氯、消毒副产物等对水质的影响日益引起人们的重视。不仅人们对水质的要求越来越高,寻求一种高效的工业用水预处理手段也成为研究的重点。纳米KDF是继活性炭和KDF之后又一种新型、高效的多功能净水材料,可以有效去除水中的重金属离子、余氯、有机物等污染物质,在使用过程中没有细菌滋生、易板结、阻力增大的现象,在水净化领域已有广泛的应用。本实验采用NMC-Ⅲ型滤料,在不同滤速、初始浓度、滤料层高度等条件下研究了纳米KDF对水中余氯、重金属离子的处理效果及铜、锌的溶出情况。纳米KDF是基于电化学氧化还原反应去除水中污染物质的。由多种金属元素组成的纳米KDF中存在多元电势差,形成多个微小的原电池,电位正的铜称为阴极,电位负的锌及其他金属成为阳极,在阴极发生还原反应,阳极发生氧化反应,其中锌的电极电位最低,化学性质最活泼,在电池反应在最先失去电子；水中的余氯、重金属离子等从阴极得到电子,被还原为cl-和金属原子而从水中除去。纳米KDF对水中余氯的去除结果表明：纳米KDF可以有效去除水中余氯,实验初期,滤速24m／h时的去除率可达到98%以上。去除率会随着滤料层高度的增加、初始浓度的下降和滤速的降低而升高。滤速、滤料层高度单方面控制时均只能在一定范围内影响去除效果,即滤速不能一味降低,滤料层高度也不能无限加长。纳米KDF对水中重金属离子的去除结果表明：纳米KDF可将5倍于《生活饮用水卫生标准》的铅和镉的离子浓度降低到低于国家《生活饮用水卫生标准》,尤其是对铅的去除效果非常好,出水中铅离子的浓度远小于卫生标准规定的浓度。但实验中对铬的去除效果并没有预想中的好,去除率最高为73.8%,最低甚至降到38.4%。铜、锌离子的溶出结果表明：原水经纳米KDF处理后,出水中会有少量的铜、锌离子溶出,溶出的铜、锌离子的量与滤速、滤层高度等因素没有必然联系,只是在一定范围内波动。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 水中余氯的产生、危害及脱除
• 1.1.1 水中余氯及其消毒副产物的产生
• 1.1.2 水中余氯及其消毒副产物的危害
• 1.1.3 水中余氯的脱除方法
• 1.1.3.1 活性炭吸附法
• 1.1.3.2 化学还原法
• 1.1.3.3 KDF介质过滤法
• 1.2 含重金属离子废水的来源、危害及处理方法
• 1.2.1 重金属离子废水的来源
• 1.2.2 重金属的危害
• 1.2.3 重金属废水的污染特点
• 1.2.4 含重金属离子废水的传统处理方法
• 1.2.4.1 化学法
• 1.2.4.2 物理法
• 1.2.4.3 生物法
• 1.3 KDF在水处理中的应用与研究现状
• 1.3.1 KDF净化水的理论机理
• 1.3.2 KDF的应用现状
• 1.4 新型纳米KDF的研发及简介
• 1.4.1 纳米KDF的研发背景
• 1.4.2 纳米KDF的简介
• 1.5 本课题的研究意义和研究内容
• 1.5.1 研究意义
• 1.5.2 研究内容
• 2 实验材料与方法
• 2.1 实验仪器与材料
• 2.1.1 实验仪器
• 2.1.2 实验材料
• 2.2 实验装置与流程
• 2.2.1 实验装置
• 2.2.2 实验流程
• 2.3 分析方法
• 2.3.1 余氯的测定
• 2.3.1.1 方法原理
• 2.3.1.2 测定步骤
• 2.3.2 铬的测定
• 2.3.2.1 方法原理
• 2.3.2.2 测定步骤
• 2.3.3 电感耦合等离子体质谱法
• 2.3.3.1 方法原理
• 2.3.3.2 测定步骤
• 2.4 纳米KDF的表征
• 2.4.1 纳米KDF型号及特性
• 2.4.2 纳米KDF的形貌
• 2.4.3 纳米KDF的晶体结构
• 3 纳米KDF对水中余氯的去除效果分析
• 3.1 滤速的影响
• 3.2 初始浓度的影响
• 3.3 滤料层高度的影响
• 3.4 脱氯容量实验
• 3.5 锌的溶出
• 3.6 本章小结
• 4 纳米KDF对水中重金属离子的去除效果分析
• 4.1 纳米KDF对铬的去除效果
• 4.1.1 滤速的影响
• 4.1.2 滤料层高度的影响
• 4.1.3 停留时间的影响
• 4.1.4 初始浓度的影响
• 4.2 纳米KDF对镉的去除效果
• 4.2.1 滤速和滤料层高度的影响
• 4.2.2 初始浓度的影响
• 4.2.3 停留时间的影响
• 4.2.4 过滤时间的影响
• 4.3 纳米KDF对铅的去除效果
• 4.3.1 滤速和滤料层高度的影响
• 4.3.2 初始浓度的影响
• 4.3.3 停留时间的影响
• 4.3.4 过滤时间的影响
• 4.4 纳米KDF对三种金属离子去除效果的比较
• 4.5 铜、锌的溶出
• 4.5.1 锌的溶出
• 4.5.2 铜的溶出
• 4.6 本章小结
• 5 纳米KDF的作用机理
• 5.1 纳米KDF去除余氯的作用机理
• 5.2 纳米KDF去除重金属离子的作用机理
• 5.3 纳米KDF的表面自由能
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集