Bio-F生物吸附剂除铁锰及影响因素研究

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我国高铁锰地下水分布甚广,水中铁、锰超标会引起健康、经济等一系列问题,如何简便而有效地将铁锰除去是水处理工艺所要解决的主要问题。地下水除铁除锰理论及技术的发展在我国大体经历了自然氧化法、曝气接触氧化法、生物除锰3个阶段。前两种方法工艺流程复杂、管理难度大、运行费用高;生物法菌种培养费用较高,菌种培养、驯化需要较长时间,操作复杂,工程中推广较难。吸附法是近年来水处理工艺中采用较为普遍的方法,具有使用简便、经济、稳定等特点。为了克服上述除铁、锰方法的缺点,开发对铁锰具有良好吸附能力的水处理材料具有重要意义。为建立一种简单、有效、应用性强的地下水除铁锰方法,以我国原创新型的饮用水除铁锰吸附剂Bio-F生物吸附剂为材料,研究了该种吸附剂对水中Fe(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)的去除效果、吸附过程中的各种影响因素以及再生效果并对其安全性做了评价。研究结果表明:(1)Bio-F生物吸附剂水中Fe(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)吸附速率快,吸附动力学较好地符合Lagergren一级吸附动力学模型。(2)Bio-F生物吸附剂对水中Fe(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)均表现出较强的吸附能力,对Fe(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)的最大饱和吸附量分别达4.91mg/g和3.80mg/g。(3)采用Langmuir吸附等温线能较好描述Bio-F生物吸附剂吸附Fe(Ⅱ)(R2=0.9858)和Mn(Ⅱ)(R2=0.9876)的过程,为单分子层化学吸附。(4)Bio-F生物吸附剂在pH6~7范围内可保持90%以上吸附Fe(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)的能力,处理高铁锰水无需调节原水pH。(5)Bio-F生物吸附剂对Fe(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)的吸附是吸热反应,升温有利于吸附。(6)水中常见共存阴阳离子对Bio-F生物吸附剂对水中Fe(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)的去除并无显著影响除了Ca2+、Mg2+。(7)Bio-F生物吸附剂可用与其材料元素相同再生液再生,20次再生后对于Fe(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)再生率分别达到62.3%以及63.6%。(8)Bio-F生物吸附剂安全性高,本身达到食品级标准。上述研究结果表明该方法用于高铁锰饮用水处理具有较强的应用价值。
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