地表水突發(fā)污染移動(dòng)吸附除砷研究.pdf

1、目前地表水突發(fā)砷污染頻發(fā)，嚴(yán)重威脅著人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，已成為亟待解決的環(huán)境問題。由于地表水突發(fā)砷污染事件具有水量大、濃度變化范圍廣、處理時(shí)間緊迫等特點(diǎn)，目前的常用除砷技術(shù)中，實(shí)際應(yīng)用到地表水應(yīng)急除砷的技術(shù)只有混凝沉淀法和吸附法。但在實(shí)踐中，混凝沉淀法應(yīng)急除砷存在含砷底泥的二次污染和底泥的后續(xù)處理等問題。吸附法相對(duì)于混凝沉淀法，具有運(yùn)行方便和無二次污染的優(yōu)點(diǎn)，有廣闊的發(fā)展前景。
　　 本研究針對(duì)地表水突發(fā)砷污染問題，選用常用的吸

2、附材料進(jìn)行除砷性能研究。對(duì)應(yīng)用比較廣泛的活性氧化鋁進(jìn)行吸附動(dòng)力學(xué)、等溫線、熱力學(xué)及各因素(溫度、粒徑、pH、離子影響等)影響試驗(yàn)研究，該研究對(duì)于活性氧化鋁應(yīng)用于砷污染水體處理提供了理論依據(jù)；同時(shí)通過把活性氧化鋁裝料成吸附袋，構(gòu)建移動(dòng)吸附裝置，模擬應(yīng)急吸附除砷系統(tǒng)，探討移動(dòng)除砷規(guī)律。試驗(yàn)分析了裝置移動(dòng)速度、初始濃度、吸附劑量和吸附袋長度等參數(shù)對(duì)除砷效果的影響，并用量綱分析法對(duì)除砷規(guī)律進(jìn)行探討，以期得到各參數(shù)對(duì)砷吸附效率影響的經(jīng)驗(yàn)公式，為移

3、動(dòng)吸附除砷的實(shí)際應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)與技術(shù)參數(shù)。本論文的主要研究結(jié)果如下：
　　 (1)通過除砷材料優(yōu)選試驗(yàn)得出，活性氧化鋁、活性炭、沸石、粉煤灰和赤鐵礦的費(fèi)蘭德里方程中的K值依次為0.48、0.32、0.03、0.03和0.06。K值代表吸附劑吸附容量的大小，說明氧化鋁對(duì)砷的吸附效果最好。
　　 (2)活性氧化鋁吸附As(Ⅲ)和As(Ⅴ)平衡時(shí)間為24 h，吸附過程均符合偽二級(jí)吸附速率方程，粒徑內(nèi)擴(kuò)散速率是控制反應(yīng)速

4、率的因素；活性氧化鋁對(duì)As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的平衡吸附量隨初始濃度增加而升高。由Langmuir方程得到理論的單層飽和吸附容量為71.94 mg/g和79.37 mg/g；吸附過程為自發(fā)放熱反應(yīng)，升高溫度有利于吸附的進(jìn)行；活性氧化鋁吸附As(Ⅲ)和As(Ⅴ)中的吸附平均自由能、吸附熱、焓變都比較低，說明吸附過程以物理吸附為主，無化學(xué)鍵等強(qiáng)作用力存在。
　　 (3)粒徑越小，活性氧化鋁吸附As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附容量越大；pH

5、在5.5～8.5之間，去除效果較好；溫度和溶解度對(duì)吸附的影響比較小，升高溫度有利于吸附的進(jìn)行；活性氧化鋁吸附As(Ⅴ)時(shí)，PO43-有較大的影響，去除率分別下降了80％和50％，S2-和有機(jī)磷無明顯影響。相對(duì)來說AA吸附As(Ⅲ)時(shí)，幾乎不受這些離子的影響。故吸附過程中，As(Ⅲ)比As(Ⅴ)受離子影響更小一些，穩(wěn)定性更好。
　　 (4)吸附袋優(yōu)選試驗(yàn)證明，運(yùn)行速度對(duì)去除效果有很大的影響。在運(yùn)行速度為1.71m/min條件下，在

6、吸附袋外徑<800 mm時(shí)，各層間活性氧化鋁達(dá)到吸附平衡。移動(dòng)吸附試驗(yàn)結(jié)果表明，運(yùn)行速度1.71 m/min～3.8 m/min之間、初始濃度為0.14 mg/L～1.34mg/L之間、吸附劑量為7.5 kg和15 kg和吸附袋長度為200 mm和500 mm時(shí)，各層之間去除規(guī)律完全一致，各層間濃度沒有差異，達(dá)到中試試驗(yàn)的最佳效果。
　　 (5)運(yùn)行速度對(duì)整個(gè)過程中的去除率影響不大，去除率均達(dá)到87％以上，對(duì)吸附速率有一定的影響

7、。在運(yùn)行初期20 h內(nèi)，運(yùn)行速度越大，吸附速率越快。運(yùn)行速度對(duì)吸附速率影響隨著時(shí)間的增加逐漸減??；初始濃度對(duì)去除率有顯著影響，濃度越高，去除率越大，濃度為1.34 mg/L時(shí)比0.14 mg/L去除率高20％；吸附劑量為7.5 kg和15 kg時(shí)，去除率分別約為64％和87％。吸附劑量對(duì)吸附速率和去除率影響均比較大，吸附劑量大時(shí)去除率和吸附速率均比較大；在吸附劑量相同條件下，吸附袋長度為200 mm和500 mm時(shí)去除規(guī)律完全一致。