泥沙吸附重金属砷的影响因素研究

来源 :华北水利水电学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:myweiyong168
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砷是一种剧毒致癌物质,近些年来,由于各种原因导致水体砷含量超标或达到临界值,对人类健康存在极大的潜在风险,研究砷的去除已成为一个重要课题。本课题研究温度、pH、初始砷浓度、泥沙粒径、振速及共存离子对泥沙吸附重金属砷(Ⅲ)的影响规律,其中,温度、pH、初始砷浓度、泥沙粒径、振速五个因素首先通过正交实验设计确定吸附最优条件,然后在最优条件下改变所研究因素大小,探究各因素泥沙吸附砷(Ⅲ)的影响规律,主要研究内容和结论如下:   (1)温度对泥沙吸附重金属砷(Ⅲ)的影响规律   得出结论为:在10~15℃之间,温度升高不利于泥沙对砷的吸附,15~20℃之间,温度升高促进泥沙对砷的吸附,温度大于20℃以后,温度改变对砷去除率的影响不明显;在60min以内,随着取样时间的增加,砷的平均去除率逐渐增大,最高去除率为89.6%。   (2) pH对泥沙吸附重金属砷(Ⅲ)的影响规律   得出结论为:pH对不同泥沙浓度下砷去除率的影响略有不同,但是总体来看,pH在6~7之间时,砷的去除率随pH的增大而减小,pH在6~7之间不利于泥沙对砷的吸附。pH>8时,泥沙对砷的去除率随pH的升高而增大,pH>8时泥沙对砷的吸附效果较好;在60min以内,随着取样时间的增加,砷的平均去除率逐渐增大,最高去除率为91.7%。   (3)初始砷浓度对泥沙吸附重金属砷(Ⅲ)的影响规律   得出结论为:当取样时间和泥沙浓度一定时,随着初始砷浓度值的增加,单位泥沙的吸附量逐渐升高;当初始砷浓度和泥沙浓度一定时,最大单位泥沙吸附量为0.015mg/g。   (4)泥沙粒径对泥沙吸附重金属砷(Ⅲ)的影响规律   得出结论为:当取样时间和泥沙浓度一定时,泥沙粒径的改变,单位泥沙的吸附量在一定范围内波动,影响不明显。   (5)振速对泥沙吸附重金属砷(Ⅲ)的影响规律   得出结论为:当取样时间和泥沙浓度一定时,振速的改变,单位泥沙的吸附量在一定范围内波动,影响不明显。   (6)共存离子对泥沙吸附重金属砷(Ⅲ)的影响规律   研究共存离子Fe3+和Mn2+对泥沙吸附砷的影响,首先设计实验确定加入Fe3+和加入Mn2+的吸附平衡时间,然后改变共存离子浓度,分析对砷去除的影响规律。得出结论如下:砷单独存在时,吸附饱和时间为60min;加入Fe3+或加入Mn2+时,吸附饱和时间为90min;水样加入Fe3+和Mn2+后与只有砷存在对比,砷水样剩余砷浓度>加Mn2+后水样剩余砷浓度>加Fe3+后水样剩余砷浓度;水样中加入Fe3+,随着Fe3+浓度的增加,砷的去除率呈现先降低再升高;水样中加入Mn2+,随着Mn2+浓度的增加,砷的去除率先升高再降低,最后又升高;水样中加入Fe3+和Mn2+,随着Fe3+、Mn2+浓度的增大,同一泥沙浓度,砷的去除率大致呈现增高趋势;水样中加入Fe3+、水样中加入Mn2+和水样中加入Fe3+及Mn2+,砷的去除率作对比,共存离子浓度为0.2~0.4mg/L,加Fe3+去除率<加Mn2+去除率<加Fe3+和Mn2+的去除率;共存离子浓度为<0.2或>0.4mg/L时,加Mn2+去除率<加Fe3+去除率<加Fe3+和Mn2+的去除率,最高去除率达95%。   (7)泥沙浓度对泥沙吸附重金属砷(Ⅲ)的影响规律   各个因素在进行实验时,都研究了泥沙浓度为5、10、15、20、25 kg/m3对泥沙吸附砷的影响,得出结论一致,即随着泥沙浓度的增加,砷的去除率升高,但单位泥沙的吸附量下降,这就是“泥沙效应”。
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