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地下水同步除锰降氟技术研究

孙丽萍  
【摘要】:在我国许多地区,地下水仍然是城镇供水的主要水源之一,由于受到水文地质和地球岩石化学等因素的影响,在一些区域的地下水开采利用过程中面临着锰离子、氟离子超标的问题,因此存在着除锰、降氟的必要要求。 本实验以接触氧化法除锰以及氧化铝吸附法除氟的理论为基础,对地下水同步除锰降氟的方法进行探讨研究;结合水处理材料表面改性理论及其技术的发展,以活性氧化铝为基质滤料,通过化学改性处理,制备具有除锰效果的锰质滤膜。通过静态试验,研究所制备的锰质滤膜涂层活性氧化铝的除锰、降氟效果;通过动态试验研究具有良好除锰、降氟效果的活性氧化铝改性滤料的除锰降氟机理,并研究滤层厚度、过滤速度、pH值等因素对锰离子和氟离子同步去除效果的影响。 通过实验研究,得到如下结论: (1)通过XPS分析可知,锰质滤膜的主要成分是MnOOH、MnO_2和Mn_3O_4;通过化学方法合成的Al_2O_3(MnOOH)(在以下论文中以Al_2O_3(Ⅱ)表示)滤料具有很好的除锰、降氟作用,且氟吸附容量很大。新制备的Al_2O_3(Ⅱ)滤料表面的膜物质主要成分是Al_2O_3和MnOOH。 (2)滤层厚度、滤速、pH值对Al_2O_3(Ⅱ)滤料对除锰降氟效果影响显著,当适当的增加滤层厚度、减小滤速后,滤料的吸附容量可以得到提高;同时发现,系统运行的适宜pH值范围为6.5~7.8; (3)在实验条件下,Al_2O_3(Ⅱ)滤料对锰离子的去除效果较好,但除氟的有效通水倍数大约为120;将除氟饱和后的滤料进行XPS分析,发现滤料表面除了Al_2O_3和MnOOH外,还含有MnO_2以及Mn_3O_4,及相对含量较少的Ca、Mg等元素; (4)再生过程对滤料的氟吸附容量有轻微的影响,但再生过程破坏了滤料表面的锰质滤膜,使得滤料对锰的去除效果受到较明显的影响。再生次数越多,除锰达到稳定效果所需的通水倍数越大,为了达到同步除锰、降氟的效果,滤料的再生次数应不多于两次。


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