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氧化铁沉积对活性氧化铝氟吸附性能的影响
来源: | 作者:佚名 | 发布时间: 2021-02-04 | 1849 次浏览 | 分享到:

  据统计,1997-2006年期间全国地下水年均供水量约为1050亿m,占年供水总量的18.9%。目前为止,地下水开采仍然是我国广大农村地区和部分城镇生产、生活供水的主要形式。在我国大陆地区,水中铁、锰、氟、砷等无机离子浓度过高是地下水开采过程面临的主要水质问题之一。受地域分布特征的影响,在一些区域的地下水中,这些无机沾染物是共存的,即水中氟离子浓度超标的同时,也存在着铁、锰浓度过高的问题_l_2]。
  
  目前,地下水除氟主要采用活性氧化铝吸附技术,除铁除锰主要采用接触氧化过滤法,在这两种处理工艺中都存在着过滤/吸附床,处理构筑物的结构形式基本相似。在接触氧化法除铁除锰过程中,伴随着铁、锰氧化物在滤层中不断积累的客观事实。在另一方面,近年来的研究表明铁、锰氧化物对水中的氟离子具有一定的吸附能力[34]。因此,基于以上的技术应用和研究成果,本文以地下水降氟处理为核心,重点研究氧化铁沉积于活性氧化铝表面后,对其氟吸附性能的影响,以期为地下水的高效利用提供新的技术思路。
  
  1材料与方法
  
  1.1试验材料及试验原水
  
  选用河南巩义产活性氧化铝,粒径1.0~2.5mm、堆积密度≥0.72g.cm~、比表面积I>30m2.g-1,形状为白色球状颗粒,用质量分数为4%的硫酸铝溶液按1:1的体积比浸泡24h活化。静态试验中,在蒸馏水加入一定量NaF(AR)、FeSO4~7HO(AR)配制所需浓度原水,加入一定量NaHCO模拟地下水条件。动态试验在西安市第三水厂进行,在地下原水中投加NaF(AR)和FeSO.7H,O(AR)进行浓度调配。
  
  1.2氟化物和铁离子的检测方法
  
  采用离子选择电极检测氟离子浓度,包括氟离子选择电极(上海罗素PF.1型),甘汞电极(上海罗素323型)和PHS.3C型酸度计(上海雷磁)。铁离子的检测采用Hach公司DR一2800便携式分光光度计,方法编号8147,试剂包编号2301.66,测量范围为0.0091.400mg.L~。
  
  1-3被覆氧化铁活性氧化铝(Iron-oxide-c~atedalu-mina,IOCA)颗粒的制备将200g活化后的活性氧化铝装入直径5Omm、长700mm的有机玻璃微型滤柱中,采用下向流连续通入质量浓度为250mg.L-的FeSO溶液,0.4m跌水曝气,控制滤速满足出水中总铁质量浓度小于0_3mg.L。
  
  根据铁沉积质量要求控制运行时间。运行结束后,原本呈白色的活性氧化铝变为黄色,将其取出用蒸馏水洗净,再放入103℃的烘箱中烘2h,冷却待用。IOCA的表面特性表征:对制备的IOCA进行扫描电镜观察(日本电孑株式会社(JEOL)JEM.6700F场发射扫描电子显微镜)和表面X射线衍射(日本岛津制作所(SHIMADZULIMITED)XRD一7000型X射线衍射仪)。
  
  IOCA的表面铁沉积量分析:对IOCA进行消解,采用HachDR一2800测定消解液中铁的浓度。消解条件:称取IOCA19000g,用1:1的盐酸进行消解,用搅拌器在60r.rain。的转速下搅拌30min,然后静置24h。
  
  1.4氟吸附试验
  
  静态试验:分别进行IOCA和活性氧化铝的氟静态吸附试验。准确称取0.50gIOCA颗粒放入100mL含氟水样,置于水浴恒温振荡器中,确定转速为9O~100r.min一1,水温为25℃,进行吸附至平衡。动态吸附柱试验:将活性氧化铝填入有机玻璃滤柱(内径50mm,高2000mm),填充高度800mm。原水分为两组:含F水和含F+Fe水,其中后者需经0.5m跌水曝气(控制溶解氧质量浓度≥7.0mg.L。)后进入滤层。吸附接触时间7.74min,控制出水p[Fe2+]≤0-3mg.L~,p[F一]≤1.0mg.L~,采用硫酸铝再生。
  
  2结果与讨论
  
  2.1IoCA的表面特性分析
  
  分析IOCA颗粒的x射线衍射图谱,测定条件:Cu阳极,间隔0.12s、40.0kV、40.0mA、[2刎=20.000~80.000。在2为28.78。、37.22。、47.08。、67.24。附近出现4个强度较高的特征衍射峰,对照PDF卡片库,表咧IOCA表面存在Fe0。电镜扫描SEM图像显示,试验采用的活性氧化铝颗粒无论内部或外部均布满着大小不一的孔隙,孔径大约为10~20m。经过接触氧化除铁过程后,球状氧化铁颗粒聚集堆簇,非均匀覆于活性氧化铝表面,铁氧化物沉积以后,活性氧化铝比表面积增加。经消解后,IOCA表面的氧化铁沉积量最高至32.1mg(Fe).g~(A12O3)。

 

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[附件:氧化铁沉积对活性氧化铝氟吸附性能的影响]

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