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Mg-Al类水滑石同步去除亚氯酸盐、氯酸盐的试验研究

柏平  
【摘要】:饮用水的安全与人们的生活息息相关,二氧化氯(ClO_2)作为第四代饮用水消毒剂,具有高效、低毒、广谱、性能优良等优点,但不容忽视的是消毒过程中会产生对人们健康造成威胁的无机消毒副产物亚氯酸盐(ClO_2~-)和氯酸盐(ClO_3~-),国际癌症研究中心将亚氯酸盐列为致癌物,氯酸盐列为中等毒性化合物,《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中也规定亚氯酸盐、氯酸盐的限量均为0.7mg/L。针对现有亚氯酸盐和氯酸盐去除技术有限,且均存在一定的不足点,本文主要进行了Mg-Al类水滑石及其焙烧产物去除亚氯酸盐和氯酸盐的试验研究。利用共沉淀水热晶化合成法制备了不同金属组成及金属原子比的Mg-Al,Zn-Al及Mg-Fe类水滑石,并在不同的焙烧温度下获得其焙烧产物。再通过X射线衍射(XRD)、比表面积测定(BET)、傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)等方法对制备样品的层间结构、热稳定性、表面性质、形貌粒径等进行表征。然后研究了不同金属组成和金属原子比的类水滑石在不同焙烧温度下去除亚氯酸盐和氯酸盐的效果,结果表明,焙烧温度为500℃,金属原子比为2时类水滑石吸附效果更好,Mg-Al和Mg-Fe类水滑石吸附能力相差不多,并且都优于Zn-Al类水滑石的吸附性能。在此基础上,以2Mg-AlC-500为吸附剂,考察接触时间、吸附剂投量、初始pH值、初始浓度、水中共存阴离子等因素对其去除亚氯酸盐、氯酸盐效果的影响,并考察了吸附剂的再生性和稳定性。结果表明在25℃,pH为7.0,投加量0.8g/L,ClO_2~-、ClO_3~-初始浓度均为10mg/L的条件下,反应平衡时亚氯酸盐和氯酸盐的最大去除率分别为99%,90%。此外,动力学研究表明2Mg-AlC-500对亚氯酸盐和氯酸盐的吸附符合准二级动力学模型,而热力学研究则表明Langmuir吸附公式更适用于描述2Mg-AlC-500对亚氯酸盐和氯酸盐的吸附过程,且热力学参数说明2Mg-AlC-500吸附亚氯酸盐和氯酸盐的行为是自发产生的放热过程。


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