载锰活性氧化铝处理地下水中氟、铁离子效能研究

来源 :沈阳建筑大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wanfan001
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受地质环境影响,一些地区地下水型饮用水水源存在氟和铁同时超标的现象。本文针对氟离子和铁离子同时超标的问题,通过静态和动态试验,利用吸附法除氟和接触氧化法除铁原理,开展地下水中氟、铁离子去除效果研究。以出水氟离子满足《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006),铁离子出水浓度显著下降为目标,为地下水同步除氟降铁提供参考和借鉴。载锰活性氧化铝可以实现除氟降铁,铁离子的存在不会抑制载锰活性氧化铝吸附效果,铁离子质量浓度从0增加到2mg/L时,含有2mg/L和5mg/L氟离子原水的出水氟离子平均质量浓度分别为0.65mg/L和0.95mg/L,去除率分别稳定在68%和81%,与铁离子浓度为0mg/L时的除氟效果相当;同时铁离子去除效果随着原水中氟离子浓度的升高而提高,氟离子质量浓度从2mg/L增加至5mg/L,铁离子去除率从57.5%升至67%。载锰活性氧化铝对氟离子的吸附过程符合准二级动力学,吸附速率主要受颗粒内扩散的控制;Freundlich模型和Langmuir模型均可以描述吸附氟离子的过程,但Freundlich模型显著性更强,吸附过程主要以多层化学吸附为主。吸附反应是自发进行的吸热反应。pH值、温度、吸附时间对氟离子和铁离子去除效果影响的显著关系分别为AF(吸附时间)>BF(pH值)>CF(温度),BFe(pH值)>CFe(温度)>AFe(吸附时间)。pH值对载锰活性氧化铝除氟降铁效果的影响最为显著。在吸附时间8h,pH值为4,温度为25℃的条件下,原水中铁离子和氟离子质量浓度均为2mg/L时,氟离子和铁离子去除率可以达到68%和59.5%,出水质量浓度分别为0.61mg/L和0.81mg/L。载锰活性氧化铝的除氟降铁效果明显优于普通活性氧化铝。在原水氟离子和铁离子浓度分别为5mg/L和2mg/L,滤速为1m/h,滤柱高度为150mm时,载锰活性氧化铝滤柱除氟稳定达标运行时间是27h,其稳定运行时间是普通活性氧化铝的2.5倍,铁离子由普通活性氧化铝滤柱运行60h后稳定达标缩减至载锰活性氧化铝滤柱运行5h后达标。以2.5%碳酸钠作为再生剂,再生2h后出水氟离子和铁离子质量浓度分别为0.96mg/L和0.74mg/L。与载锰活性氧化铝首次除氟降铁效果相比,氟离子去除率下降了0.2%,铁离子去除率下降了17.5%。经过3次再生后,载锰活性氧化铝滤柱的氟离子吸附量从0.7mg/g降低至0.61mg/g。再生后的载锰活性氧化铝吸附容量未出现明显衰减,可延长载锰活性氧化铝的使用寿命。
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