锰矿区受污染水体中锰及硫酸根的去除研究

摘要

锰矿区受污染水体严重威胁矿区居民的用水安全，现有常规工艺很难有效去除严重超标的锰离子及硫酸根等污染物的情况，本研究开发经济高效的除污染技术。通过人工配水，采用高锰酸钾预氧化法除锰，并获得对Mn2+去除率可达99％的最佳反应条件：高锰酸钾预氧化时间及投加量为2min和15mg/L。部分Mn2+是被MnO2吸附去除，pH值对除锰没有影响，MnO2具有很好的混凝作用。在最佳反应条件下适用于处理初始Mn2+浓度在4 mg/L到14mg/L范围的水样。
　　对Mn2+、Ni2+和Cd2+分别为15.120、0.128和0.015mg/L的锰矿区水样，进行高锰酸钾预氧化去除锰、镍和镉的工艺参数优化，在高锰酸钾理论与实际投加量比值（3KMnO4/2Mn2+）在70%－86%范围内变化时，对锰的去除率达99.6%。水中高钙对MnO2的凝聚作用省去了混凝剂的投加；在pH值为8而3KMnO4/2Mn2+等于84.0%时，可以去除84.4%的Ni2+。pH显著影响Ni2+的去除。Ni2+、Cd2+主要依靠静电吸附作用去除，并且在MnO2上的吸附点位不同。
　　对2015.11到2016.03取自广西某矿区的受污染水样进行检测，锰、镍、镉、硫酸盐及硬度分别超出《地表水环境质量标准》限值45－151、3.55－6.4、1.4－3、2.4－3.3和1.7－2.3倍。高锰酸钾预氧化对硫酸盐及硬度去除效果不佳，因此需进一步采用钙矾石法同步去除硫酸盐及硬度。向SO42－、Ca2+、Mg2+分别为606.0、236.4和36.85 mg/L的受污染水样中同时投加偏铝酸钠及石灰乳，得到对SO42－、Ca2+和Mg2+去除可达55.4%、50.0%和99.9%的最佳工艺条件：pH为12.1，Ca2+投加量为284mg/L，NaAlO2投加量为287.0mg/L，反应温度为20℃，反应最终出水中 Mn2+、Al3+、Ni2+、Cd2+、SO42－、Cl－和 Na+分别小于0.100、0.200、0.020、0.005、250.0、250和250mg/L。约有部分Ca2+与AlO2－反应生成铝酸钙沉淀。pH对硫酸根的去除有显著的影响，在pH等于12.1时对硫酸根的去除达到最大，此时残余铝浓度很高，有利于促进后续pH回调时的絮凝沉淀过程。

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1 绪论

1.1研究背景

1.2 矿区水体污染情况及危害

1.3水中锰、镍和镉去除技术的研究现状

1.4水中硬度和硫酸盐去除技术的研究现状

1.5研究目的与研究意义

2 实验方案与方法

2.1实验方案

2.2分析方法

2.3实验试剂和仪器

3 模拟水样中高锰酸钾预氧化除锰的研究

3.1 高锰酸钾预氧化时间的影响

3.2 高锰酸钾投加量的影响

3.3 混凝剂及投加量的影响

3.4 水力条件的影响

3.5 pH值的影响

3.6 锰离子浓度的影响

3.7 浊度的影响

3.8 小结

4 锰矿区水体中高锰酸钾预氧化除锰镍等金属的研究

4.1高含锰水体水质参数

4.2高锰酸钾预氧化除锰和镍的优化

4.3 模拟浊度的影响

4.4 镍离子初始浓度的影响

4.5 镉离子初始浓度的影响

4.6小结

5 钙矾石法除硫酸根

5.1 pH的影响

5.2 偏铝酸钠投加量的影响

5.3 氢氧化钙投加量的影响

5.4 反应温度的影响

5.5 转速的影响

5.6 反应时间的影响

5.7小结

6 总结与展望

6.1总结

6.2创新点

6.3 展望

致谢

参考文献