预氧化技术强化混凝去除饮用水中Fe(Ⅱ)Mn(Ⅱ)的研究

摘要

铁锰元素是地表层中最常见的两种重金属元素，同时也是人类所必需的微量元素。饮用水源中铁锰污染是一个世界性难题，尤其在我国北方很多采用地下水作为饮用水取水水源的城市中经常发现铁锰含量超标。近年来，这些城市或地区的水源水质迅速恶化，铁锰含量严重超标，这对居民的饮用水使用安全带来了相当大的隐患。2007年我国执行了新的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)，将饮用水中铁锰的标准分别调整到了0.3mg/L与0.1mg/L，这对我国自来水厂去除水中铁锰技术提出了更高的要求。
　　混凝沉淀法是去除饮用水中铁锰的传统方法，但目前来看这种方法的出水铁锰很难满足国家标准的要求。地下水中铁锰元素常常以低价态形式的Fe(Ⅱ)与Mn(Ⅱ)存在，若对这两种金属元素进行预氧化处理将使去除效果提高。本文选用高锰酸钾、过氧化氢、高铁酸钾与二氧化氯四种强氧化剂单独或联用进行了预氧化强化絮凝除铁锰的研究，考察了多种因素下对去除率的影响，最后对这种方法与氧化剂的选择作出评估。
　　高锰酸钾、高铁酸钾与二氧化氯三种氧化剂单独处理锰时有不错的去除效果，而四种氧化剂处理铁时也均能将其去除至饮用水标准以下。而当铁锰共存时，在pH为7～8之间而预氧化时间为3min的条件下，二氧化氯单独投加去除水中铁锰的效果较好，能够满足饮用水标准要求。但其氧化副产物亚氯酸盐(ClO2-)有带来二次污染的风险。因此将二氧化氯与高锰酸钾、过氧化氢与高铁酸钾对铁锰进行了联用去除，发现过氧化氢的氧化能力不足以满足去除要求，而与另外两种氧化剂高锰酸钾、高铁酸钾联用均能较好对铁锰的进行去除。当二氧化氯与高锰酸钾、高铁酸钾投加比分别为1∶1与1∶1.33左右时二者去除效率为最高，且亚氯酸盐二次污染风险降至最低。因此目前来看这种氧化剂联用预氧化技术在实际工程有较好的运用前景。

目录

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摘要

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附表索引

第1章 绪论

1．1 铁锰元素的物理化学性质

1．1．1 铁的理化性质

1．1．2 锰的理化性质

1．2 铁锰在自然环境中的存在形态

1．2．1 铁锰在天然水体与地下水中的存在形态

1．2．2 水中铁锰超标的危害

1．3 铁锰与人体健康

1．3．1 铁锰在人体内的代谢

1．3．2 铁锰的生理功能

1．3．3 铁锰中毒

1．4 铁锰的去除方法

1．4．1 混凝沉淀法

1．4．2 离子交换法

1．4．3 自然氧化法

1．4．4 接触氧化法

1．4．5 微生物氧化法

1．4．6 化学氧化法

1．5 研究目的与研究内容

1．5．1 研究目的

1．5．2 研究内容

第2章 试验方法

2．1 实验思路及流程

2．2 实验试剂与仪器

2．2．1 实验所用的主要化学药剂

2．2．2 主要实验仪器设备

2．3 实验方法

2．4 检测方法

2．5 反应储备液的配制

2．6 标准溶液的配制

2．7 氧化剂试剂配制

2．8 小结

第3章 预氧化强化絮凝除Mn(Ⅱ)的研究

3．1 混凝剂投量对除锰效果的影响

3．2 高锰酸钾预氧化强化絮凝除锰的试验研究

3．2．1 高锰酸钾投加量对除锰效果的影响

3．2．2 pH值对高锰酸钾除锰效果的影响

3．2．3 预氧化时间对高锰酸钾除锰效果的影响

3．2．4 高锰酸钾预氧化去除锰投加方式的确定

3．3 过氧化氢预氧化强化絮凝除锰的试验研究

3．3．1 过氧化氢投加量对除锰效果的影响

3．3．2 pH值对过氧化氢除锰效果的影响

3．3．3 预氧化时间对过氧化氢除锰效果的影响

3．3．4 过氧化氢预氧化除锰投加方式的确定

3．4 高铁酸钾预氧化强化絮凝除锰的试验研究

3．4．1 高铁酸钾投加量对除锰效果的影响

3．4．2 pH值对高铁酸钾除锰效果的影响

3．4．3 预氧化时间对高铁酸钾除锰效果的影响

3．4．4 高铁酸钾预氧化去除水中锰投加方式的确定

3．5 二氧化氯预氧化强化絮凝除锰的试验研究

3．5．1 二氧化氯投加量对除锰效果的影响

3．5．2 pH值对二氧化氯除锰效果的影响

3．5．3 预氧化时间对二氧化氯除锰效果的影响

3．5．4 二氧化氯预氧化除锰投加方式的确定

3．6 本章小结

第4章 预氧化强化絮凝除Fe(Ⅱ)的研究

4．1 混凝剂投量对除铁效果的影响

4．2 高锰酸钾预氧化强化絮凝除铁的试验研究

4．2．1 高锰酸钾投加量对除铁效果的影响

4．2．2 pH值对高锰酸钾除铁效果的影响

4．2．3 预氧化时间对高锰酸钾除铁效果的影响

4．2．4 高锰酸钾预氧化除铁投加方式的确定

4．3 过氧化氢预氧化强化絮凝除铁的试验研究

4．3．1 过氧化氢投加量对除铁效果的影响

4．3．2 预氧化pH值对过氧化氢除铁效果的影响

4．3．3 预氧化时间对过氧化氢除铁效果的影响

4．3．4 过氧化氢预氧化除铁投加方式的确定

4．4 高铁酸钾预氧化强化絮凝除铁的试验研究

4．4．1 高铁酸钾投加量对除铁效果的影响

4．4．2 预氧化pH值对高铁酸钾除铁效果的影响

4．4．3 预氧化时间对高铁酸钾除铁效果的影响

4．4．4 高铁酸钾预氧化去除水中铁投加方式的确定

4．5 二氧化氯预氧化强化絮凝除铁的试验研究

4．5．1 二氧化氯投加量对除铁效果的影响

4．5．2 预氧化pH值对二氧化氯除铁效果的影响

4．5．3 预氧化时间对二氧化氯除铁效果的影响

4．5．4 二氧化氯预氧化除铁投加方式的确定

4．6 本章小结

第5章 预氧化强化絮凝对水中共存Fe(Ⅱ)Mn(Ⅱ)的去除研究

5．1 二氧化氯强化絮凝去除共存铁锰的试验研究

5．2 二氧化氯与高锰酸钾联用强化絮凝除共存铁锰的研究

5．3 二氧化氯与过氧化氢联用强化絮凝除共存铁锰的研究

5．4 二氧化氯与高铁酸钾联用强化絮凝除共存铁锰的研究

5．5 二氧化氯与几种氧化剂联用对比

结论与展望

参考文献

致谢