铁锰复合氧化物催化氧化去除地下水中氨氮研究

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1、分类号—____^学号1003140085学位论文铁锰复合氧化物催化氧化去除地下水中氨氮研究作者曹昕______指导教师姓名____昔廷林教授由请栄位级別博+专业名称_£1^#论文提交日期2015.05__论文答辩日期_^0^学位得子单位而姿逢疫_枝太摩答辩委员会主席____________评阅人____________声明本人郑重声明我所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中已经标明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人或其他人在其它单位已申请学位或为其它用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本

2、研究所做的所有贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了致谢。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：日期：关于学位论文使用授权的说明本人完全了解西安建筑科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或者其它复制手段保存学位论文。本人授权中国学术期刊（光盘版）杂志社、中国科学技术信息研究所等单位将本学位论文收录到有关“学位论文数据库”之中，并通过网络向社会公众提供信息服务。因某种特殊原因需要延迟发布学位论文电子版，同意在□一

3、年/□两年/□三年以白•亦全劳右(itk声明々卜不旬洗的，默认为即时公开）西安建筑科技大学博士学位论文铁锰复合氧化物催化氧化去除地下水中氨氮研究申请学位学科：工学博士专业名称：市政工程博士研究生：曹昕指导教师：黄廷林教授完成时间：2015年4月DissertationfortheDegreeofDoctorofEngineeringThestudyoncatalyticoxidationofammoniaingroundwaterbyco-oxidesofironandmanganesePh.DCandidate:CAOXinSupervisor:Prof.HUANGTinglinS

4、pecialty:MunicipalEngineeringSchoolofEnvironmental&MunicipalEngineeringXi’anUniversityofArchitecture&TechnologyXi’an,710055,P.R.ChinaApril2015西安建筑科技大学博士学位论文铁锰复合氧化物催化氧化去除地下水中氨氮研究专业：市政工程博士生：曹昕指导教师：黄廷林教授摘要据最新统计数据显示，地下水供水量约占城市总供水量的22%左右，是饮用水水源的重要组成部分。对于地下水依赖程度较高的西北地区，地下水水质污染状况日趋严峻，其中氨氮、铁、锰等污染物超标较为普

5、遍。因此，对饮用水地下水源中氨氮、铁、锰的去除是当前我国饮用水安全保障所面临的重要问题。研究发现，长期运行的铁锰地下水过滤处理系统中，滤料表面形成的复合氧化物滤膜对氨氮的去除具有接触催化氧化作用，据此本文以地下水锰协同氨氮接触催化氧化机理研究为重点，取得了以下成果和结论：(1)在中试石英砂滤柱运行初始阶段，即可实现对地下水原水中亚铁离子的达标去除。在稳定的进水条件下，滤柱持续运行20天及40天后，出水中锰、氨氮污染物先后实现达标去除；滤柱过滤周期于运行60天左右达到最长，约180h，随后逐渐下降至50h左右；经臭氧氧化处理后，滤柱过滤周期可延长至处理前的4倍左右；(2)利用扫描电子显

6、微镜（SEM），电子能谱（EDS）、X衍射（XRD）及液氮吸附法（BET）等手段对各运行时期石英砂滤料表面形貌、化学组成及晶型结构进行表征分析，结果表明：随着滤柱运行的持续，石英砂生料表面逐渐形成非晶态复合氧化物滤膜结构，滤料比表面积增加，孔道特性得以改善；滤膜形成初期，其元素组成以钙、镁、铝等元素为主，滤料成熟后，滤膜为由铁锰氧化物与碳酸盐类物质构成的复合氧化物结构；(3)利用臭氧灭活与投加叠氮化钠两种方法，对成熟滤料表面可能存在的生物硝化作用进行抑制，考察氨氮去除情况。结果表明，臭氧氧化灭活对滤柱内氨氮去除效果无显著影响，叠氮化钠投加48h后，滤柱内氨氮去除效果即可恢复至投加前水

7、平，滤料表面存在氨氮接触催化氧化过程；(4)通过实验，考察了不同运行时间下滤料表面氨氮、锰、溶解氧等物质单因素吸附特性，利用X光电子能谱（XPS）及程序升温脱附（TPD），考察了滤料表西安建筑科技大学博士学位论文面锰、氨氮、溶解氧的化学吸附位与溶解氧的吸附态。结果表明，随着运行时间的持续，各反应物于滤料表面吸附作用均得到改善，而吸附类型及吸附位随滤膜组成变化亦发生相应的变化。成熟滤料表面锰离子、氨氮吸附位分别为Mn-O结构中氧原子，及以金属氧化物形式存在的