MnO_(2)/TiO_(2)改性沸石去除矿井水中Fe^(2+)和Mn^(2+)的试验研究

摘要

针对矿井水中Fe^(2+)、Mn^(2+)浓度超标及处理效果不稳定等问题,通过溶胶-凝胶法将纳米MnO_(2)和纳米TiO_(2)负载于天然斜发沸石表面制备出MnO_(2)/TiO_(2)改性沸石滤料,并分析了沸石改性前后的微观形貌和孔隙结构.采用单因素动态吸附试验和Thomas模型拟合探究了MnO_(2)/TiO_(2)改性沸石对模拟矿井水水样中Fe^(2+)、Mn^(2+)的去除效果及机理,并考察水流速度、滤层厚度、溶液pH及硬度对去除效果的影响.结果表明:较天然沸石而言,MnO_(2)/TiO_(2)改性沸石的比表面积、孔径、孔体积和阳离子交换量明显增大.当水流速度为7 m/h、进水pH为9.5、水质硬度为350 mg/L、滤层厚度为110 cm时,改性沸石对Fe^(2+)、Mn^(2+)的最大吸附量分别为44.810、6.549 mg/g,且Thomas模型能较好地拟合改性沸石对Fe^(2+)、Mn^(2+)的吸附动力学特征.反冲洗试验结果表明,反冲洗强度为13 L/(m^(2)·s),反冲洗时间大于7 min时,改性沸石的再生效果良好,可重复使用.研究显示,本文制备的MnO_(2)/TiO_(2)改性沸石吸附滤料可为同步去除矿井水中Fe^(2+)、Mn^(2+)污染提供一种解决办法.