給水管網(wǎng)中氧化劑對Mn2+的動力學(xué)反應(yīng)機理研究.pdf

1、錳在自然界中廣泛存在，也是飲用水中的常見元素。近年來，飲用水中錳超標(biāo)的現(xiàn)象逐漸引起各國的廣泛關(guān)注。長期飲用錳超標(biāo)的水會使人體產(chǎn)生慢性中毒。同時，余錳會在輸配水過程中沉積，影響管道輸水能力，增加供水能耗，影響消毒效果。當(dāng)水力或水質(zhì)條件等發(fā)生變化時，沉積在管網(wǎng)中的錳極有可能發(fā)生二次釋放。飲用水管網(wǎng)中的溶解氧和余氯為氧化 Mn(Ⅱ)的主要無機氧化劑，其氧化 Mn(Ⅱ)的反應(yīng)，將有利于了解Mn(Ⅱ)的化學(xué)動力學(xué)反應(yīng)機制。本文主要采用燒杯實驗?zāi)M

2、錳在給水管網(wǎng)中的氧化行為，研究錳在實驗室配水中發(fā)生的化學(xué)動力學(xué)反應(yīng)過程，對實際管網(wǎng)存在的兩種主要氧化劑----溶解氧和余氯對錳的氧化動力學(xué)反應(yīng)進行研究。同時，研究自來水中常見金屬離子（Fe3+和Al3+）、pH和堿度對錳氧化反應(yīng)的影響，并具體分析了余氯、Fe3+和Al3+濃度對余氯氧化錳反應(yīng)速率的作用。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用燒杯試驗，研究均相溶液中溶解氧氧化二價錳的動力學(xué)以及不同水質(zhì)條件對溶解氧氧化錳反應(yīng)的影響。研究表明

3、，溶解態(tài)的二價錳在飲用水pH（6.5~8.5）范圍內(nèi)幾乎不能被溶解氧氧化為顆粒態(tài)的MnO2；改變?nèi)芤褐衟H以及Fe3+、Al3+的投加量，溶解氧對二價錳的氧化速率依然很慢，幾乎可忽略。⑵余氯與二價錳的氧化反應(yīng)動力學(xué)研究顯示，在成分單一的配水中，余氯氧化錳的反應(yīng)速率緩慢；在實際自來水的溶液中，余氯對錳的氧化反應(yīng)速率較快，隨著余氯濃度升高，反應(yīng)速率越快，兩者之間的線性相關(guān)系數(shù)達0.95，為極顯著相關(guān)。⑶配水含有常見金屬離子Fe3+和Al3+

4、，使余氯氧化錳的動力學(xué)反應(yīng)速率加快，其反應(yīng)速率v與Fe3+濃度的相關(guān)系數(shù)為0.73，與Al3+濃度的相關(guān)性系數(shù)為0.92，F(xiàn)e3+和Al3+對余氯氧化二價錳的氧化反應(yīng)具有促進作用。其機理是：余氯與 Mn2+的氧化還原反應(yīng)為界面反應(yīng)，F(xiàn)e3+和Al3+在水解過程中提供了反應(yīng)界面，并與生成的二氧化錳發(fā)生共沉淀，對反應(yīng)具有促進作用。同時，F(xiàn)e3+水解產(chǎn)生的FeOOH對反應(yīng)具有催化作用。⑷在含F(xiàn)e3+或Al3+的配水溶液中，余氯作為氧化劑，其濃