二氧化氯-接觸催化氧化聯合去除水中鐵和錳
摘要：為了解決水體中鐵錳季節性超標的問題，提出一種既能夠減少化學試劑的使用又能有效去除鐵錳的經濟有效的方法。研究了單一方法（二氧化氯氧化法、接觸催化氧化法）及兩者聯合對鐵錳的去除效果，提出用二氧化氯氧化-錳砂過濾聯合方法解決。研究表明，用ClO2氧化去除水中Fe2+的反應先發生、速率較快且效果較好，而與Mn2+反應則較慢并且不能完全轉化為沉淀。
單純接觸催化氧化法需要較長時間，過濾層才能達到穩定且較好的處理效果，培養過程中其除錳效果并不理想。兩者聯合時，利用過濾層的吸附作用去除部分鐵錳，減少了氧化劑的使用。初期3個柱的除Mn2+效果都比較好，去除率均大于80%；然而采用石英砂或纖維束濾料的濾柱去除Mn2+的效果隨時間變差，但采用錳砂的除錳效果在實驗期間始終維持在較高水平。
近年來，由于地下水污染程度的加劇及其水量的限制，許多地區將湖泊、水庫等作為飲用水源地。然而，地表水水環境受外部條件的影響較大。
由于鐵、錳性質較為相似且金屬的價態多樣，其在環境中易因外部條件的影響發生再釋放和沉淀的相互轉化，造成水體中鐵錳濃度的季節性升高現象，這會導致水廠原水水質發生“突然”惡化的現象，并使水廠處理工藝效率下降，混凝劑和消毒劑的耗費增加，出廠水質下降。
目前，去除水中鐵錳的技術主要有強氧化劑法、物理化學方法和生物法。這些技術方法的研究、發展和應用，極好地完善了含鐵、錳水的處理技術及工藝。在實際應用中它們各有優勢，但也存在一定的問題。強氧化劑法對投加量的要求較為嚴格，而且成本較高；物理化學法處理的效果并不夠理想；生物法的去除效果較好，但是一般需要較長的水力停留時間。因此2種方法的聯合使用已經成為研究水中鐵錳去除的一種新思路。
針對夏季水庫中鐵錳含量季節性超標的現象（王圈水庫，PH為7.５左右），為使水廠即能消除突增的污染，又能減少化學藥劑的投加量，對水中鐵錳的去除方法進行研究。通過比較常用強氧化劑的特點，選定二氧化氯研究其對水中鐵錳的去除效果；為了應對水質‘突然’惡化現象，考慮增加過濾層作為緩沖，可供選擇的原料有很多；選定合理的初始條件，研究二氧化氯氧化－接觸催化氧化的效果，為水體中鐵錳的處理提供了科學的依據。
1材料與方法
1.1實驗材料
（1）實驗用水。研究二氧化氯氧化處理水中鐵錳的效果時，采用蒸餾水配制Ｆe2+、MN2+的濃度分別為1.0、1.５Mg/L的混合溶液；接觸催化氧化法除錳的實驗用水取自某水廠混凝后直接過濾的出水；進行聯合效果的研究時，實驗用水是用自來水（經活性炭吸附，余氯已去除）配制的Ｆe2+、MN2+的濃度分別為1.0、1.５Mg/L的混合溶液。
（2）氧化劑。在實驗室內通過往亞氯酸鈉（Na-CLO2）溶液中慢慢地加入稀HCL制取CLO2，得到濃度較高的CLO2溶液，使用時按所需濃度進行稀釋。
（3）濾料性質。石英砂、錳砂的粒徑均在0.５～2MM范圍內，其組成和性質見表1；纖維束濾料取自即墨市市北水廠，其組成纖維的長為（20±５）MM，直徑為20～５0μM；纖維束粗在100～1５0MM之間，孔隙率≥9８%，表面積高達3５00M2/M，截泥量可達到８kg/M。
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