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基于反冲洗铁锰泥制备复合吸附剂去除水中Sb（Ⅲ）试验研究

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基于反冲洗铁锰泥制备复合吸附剂去除水中Sb（Ⅲ）试验研究

作者：张丽伟沈阳建筑大学

学位级别：硕士

锑是具有广泛的应用的重金属,在工业领域,对人类和其他生物都具有一定的危害。我国是世界上最大的储备和生产重金属锑(Sb)的国家,尤其是西南部被称为“世界锑都”,该地区受到Sb严重污染。根据国内外对除Sb研究,多采用含铁基材料对Sb进... 详细信息

锑是具有广泛的应用的重金属,在工业领域,对人类和其他生物都具有一定的危害。我国是世界上最大的储备和生产重金属锑(Sb)的国家,尤其是西南部被称为“世界锑都”,该地区受到Sb严重污染。根据国内外对除Sb研究,多采用含铁基材料对Sb进行吸附去除。地下水中铁锰污染在我国分布广泛是常见问题。水资源的短缺对地下水的开采利用,导致处理过程中产生大量的铁锰泥,如何将铁锰泥资源化的利用成为研究热点。铁锰泥的主要成分是铁锰氧化物,是一种现成的铁基材料,本研究针对铁锰泥再利用及对Sb去除问题,探究了铁锰泥(IMP)对Sb(Ⅲ)的吸附效果,并且以其为原料,制备了一种铁锰泥-海藻酸钠-固体Na HCO新型复合材料吸附剂(FSSG),通过静态试验和动态试验探究其对废水中Sb(Ⅲ)去除效果,并进行了机理分析,研究结果如下:1.通过马弗炉焙烧对IMP进行预处理并进行静态试验、表征分析和吸附机理研究,结果表明:p H对IMP吸附去除Sb(Ⅲ)影响较大,酸性条件有利于吸附,当溶液浓度为20.0mg/L,投加量为0.3 g/L,p H为3.0,25℃、吸附时间为12h,IMP对Sb(Ⅲ)去除率为91.44%,PO、Si O因竞争吸附使去除率降低;准二级动力学模型和Langmuir等温模型更适合描述吸附过程,且反应吸热,可自发持续进行;结合微观表征分析发现IMP对Sb(Ⅲ)以化学吸附为主,与物理吸附共同控制吸附过程;且IMP不具备完整的晶型结构,主要成分是FeO,比表面积为198.3627 m/g,孔隙结构丰富。2.将热处理后的IMP用包埋法与固体NaHCO制备成多孔隙的复合凝胶球颗粒吸附剂(FSSG)除Sb(Ⅲ),该颗粒机械强度和稳定性较好。研究最佳质量比、影响因素对Sb(Ⅲ)的去除效果的影响,结果表明:铁锰泥、海藻酸钠和固体Na HCO的最佳质量比为6∶4∶0.1,当浓度20.0mg/L,投加量为3.0g/L,p H为4.0,30℃,反应时间12h,去除率为95.95%,PO的存在会抑制吸附反应的发生。3.通过响应曲面法优化FSSG对Sb(Ⅲ)的最佳吸附条件,发现各影响因素对FSSG吸附除Sb(Ⅲ)的影响大小顺序为:A(p H)>C(吸附时间)>B(投加量),并且预测值与试验值的绝对误差为<5%,证实模型可靠。4.准二级动力学模型和Freundlich模型可以描述FSSG对Sb(Ⅲ)吸附过程,说明化学吸附为主,且倾向于多层吸附,可能是由于FSSG表面的粗糙性所致;颗粒内扩散模型表明吸附分为快速吸附、慢速吸附、缓慢吸附至平衡三个阶段,且反应过程吸热、自发、可持续进行;结合表征分析,FSSG发挥吸附能力的主要原因是Sb(Ⅲ)与—OH结构的配位络合反应,吸附过程由化学吸附和物理吸附共同控制。用0.5%的硫酸48h脱附可以达到90%以上的解析率,四次再生后能保持54%左右的去除率。5.通过动态吸附柱试验,填料层高度的增加会使吸附穿透曲线右移且穿透时间延长;进水浓度的增大和进水流速的增加都会加速穿透曲线的穿透;FSSG对Sb(Ⅲ)吸的动态附过程可用数学模型Yoon-Nelson和Thomas描述。综上所述,本研究制备的复合颗粒吸附剂FSSG既有较大的经济意义又有环境保护的现实意义,在工程上有应用价值及前景。

关键词：铁锰泥除Sb(Ⅲ) 固体NaHCO3 FSSG复合颗粒响应曲面

壳聚糖海藻酸钠铁锰泥吸附剂制备与除As(V)研究

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中国环境科学 2020年第3期40卷 1146-1155页

作者：曾辉平王繁烁于亚萍李冬张杰北京工业大学水质科学与水环境恢复工程北京市重点实验室北京100124 哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室黑龙江哈尔滨150090

将生物除铁除锰水厂反冲洗铁锰泥包埋在壳聚糖海藻酸钠水凝胶中,成功制备了一种具有高机械强度和稳定性的复合除砷吸附剂(CAFB).表征结果显示,其表面粗糙,铁锰元素含量为69.31%,比表面积达117.20m2/g,且具有介孔结构.吸附动力学数据更... 详细信息

将生物除铁除锰水厂反冲洗铁锰泥包埋在壳聚糖海藻酸钠水凝胶中,成功制备了一种具有高机械强度和稳定性的复合除砷吸附剂(CAFB).表征结果显示,其表面粗糙,铁锰元素含量为69.31%,比表面积达117.20m2/g,且具有介孔结构.吸附动力学数据更符合准二级动力学模型(R 2=0.963).Langmuir等温吸附模型能更好地描述As(V)吸附过程(R2=0.969),25℃时最大吸附容量为15.80mg/g.酸性条件有利于As(V)的吸附,在pH=3-7范围内As(V)去除率能达到80%以上.H2PO4-,SiO3 2-离子对吸附过程抑制作用明显.用0.1mol/L的NaOH溶液再生4次后吸附量能达到初始值的70.68%,具有在工程上运用的前景.

关键词：铁锰泥壳聚糖海藻酸钠除砷吸附

用铁锰泥从废水中吸附去除Sb(Ⅲ)试验研究

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湿法冶金 2022年第3期41卷 226-232页

作者：袁雅姝张丽伟曹鹏宇王薇何欢王东沈阳建筑大学市政与环境工程学院辽宁沈阳110168 沈阳水务集团辽宁沈阳110000 海城市自来水有限公司辽宁海城114200

研究了采用热处理后的铁锰泥从废水中吸附去除Sb(Ⅲ)。结果表明:废水pH对铁锰泥吸附去除Sb(Ⅲ)影响较大,酸性条件有利于吸附去除;在铁锰泥投加量0.3 g/L、废水pH=3.0、25℃条件下,Sb(Ⅲ)去除率可达91%;准二级动力学模型和Langmuir等温... 详细信息

研究了采用热处理后的铁锰泥从废水中吸附去除Sb(Ⅲ)。结果表明:废水pH对铁锰泥吸附去除Sb(Ⅲ)影响较大,酸性条件有利于吸附去除;在铁锰泥投加量0.3 g/L、废水pH=3.0、25℃条件下,Sb(Ⅲ)去除率可达91%;准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型能很好地描述吸附过程;吸附反应吸热,可自发进行。SEM和BET分析结果表明:铁锰泥有丰富的孔隙结构,比表面积为198.3627 m2/g。结合FT-IR分析、动力学和热力学推测,吸附过程以化学吸附为主导。

关键词：铁锰泥热处理锑(Ⅲ) 去除化学吸附

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基于铁锰泥的除砷颗粒吸附剂制备及其比较

环境科学 2019年第11期40卷 5002-5008页

作者：曾辉平于亚萍吕赛赛李冬张杰北京工业大学水质科学与水环境恢复工程北京市重点实验室北京100124 北京市市政工程设计研究总院有限公司北京100082 哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室哈尔滨150090

地下水除铁除锰滤池反冲洗铁锰泥具有良好的除砷效果,但因其粉末形态不易固液分离,本文采用高温烘焙法和包埋法以铁锰泥为原料制备颗粒吸附剂,其中包埋法采用烘干和冻干两种干燥方法制粒.结果表明,3种颗粒吸附剂:高温烘焙颗粒吸附剂(GA... 详细信息

地下水除铁除锰滤池反冲洗铁锰泥具有良好的除砷效果,但因其粉末形态不易固液分离,本文采用高温烘焙法和包埋法以铁锰泥为原料制备颗粒吸附剂,其中包埋法采用烘干和冻干两种干燥方法制粒.结果表明,3种颗粒吸附剂:高温烘焙颗粒吸附剂(GA)、包埋烘干吸附剂(H-GA)和包埋冻干吸附剂(D-GA),表面粗糙,比表面积分别为43.830、110.30和129.18 m^2·g^-1.吸附实验表明,H-GA和D-GA对砷的吸附远大于GA,GA、H-GA和D-GA最大吸附量分别为5.05、14.95和13.45 mg·g^-***模型能更好地拟合H-GA和D-GA对砷的吸附,Freundlich模型更好地拟合GA的吸附过程,准一级动力学和准二级动力学模型均能拟合3种吸附剂的动力学数据.酸性环境更有利于砷的吸附.包埋法制备的颗粒吸附剂H-GA和D-GA保留了铁锰泥原始结构,比表面积也远大于GA,因此吸附效果比GA好.两种干燥方式烘干和冻干对吸附没有明显影响.

关键词：铁锰泥壳聚糖制粒砷吸附