碳化稻壳吸附严寒地区村镇地下水Fe2﹢与Mn2﹢的性能分析.pdf

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1、第32卷2016焦第13期7月农业工程学报TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringV01．32No．13Jul．2016碳化稻壳吸附严寒地区村镇地下水Fe2+与Mn2+的性能分析孙楠1，田伟伟1，张颖雠，田佳丽1(1．东北农业大学水利与建筑学院，哈尔滨150030；2．东北农业大学资源与环境学院，哈尔滨150030)摘要：为低温同步净化铁锰地下水，保障严寒村镇饮用水安全，优选600qC碳化稻壳CRH600，基于x射线衍射分析(x．ravdiffraction，XRD)、扫描电子显微镜(scannin

2、gelectronmicroscope，SEM)、比表面积及孔结构分析(Brunauer．Emmett—Tellernitmgensorption，BET．N2)、傅立叶红外线光谱分析(Fouriertransforminfraredspectroscopy，FFIR)、Boehm测定法等表征剖析CRH600吸附Fe“、Mn：+机理，通过单因素试验确定最佳投加量与溶液pH值，采用吸附等温线一动力学一热力学理论揭示CRH600低温吸附性能，考察CRH600低温再生能力。结果表明：CRH600比表面积大，稻壳碳化后表面官能团含量增多，其中一OH凭借离子交换与表面络合作用对F

3、en、Mn2+去除贡献最大。10。c时CRH600对溶液中混合的铁锰不存在竞争吸附；最佳溶液pH值分别为5、6，最佳投加量分别为6、10g／L。吸附过程符合准二级动力学模型与Langmuir模型，受膜扩散与颗粒内扩散控制，饱和吸附量分别为5．85、2．83mg／g。吸附自发放热、熵减，低温效果佳，物理与化学作用并存。H：S0。为吸附饱和CRH600的最优解吸剂，最佳吸附一解吸循环次数分别为5、3，再生CRH600对Fe2+、Mn2+的平衡吸附量可达解吸前的800／6、90％。研究结果为改性稻壳颗粒低温去除地下水铁锰的应用提供了充分的基础数据与理论支撑。关键词：吸附；金属

4、离子；动力学；碳化稻壳；严寒地区；Fe2+；Mn2+doi：10．119750．issn．1002-6819．2016．13．028中图分类号：X523；X712文献标志码：A文章编号：1002—6819(2016)一13—0197—09孙楠，田伟伟，张颖，田佳丽．碳化稻壳吸附严寒地区村镇地下水Fe2+与Mn2+的性能分析【J1．农业工程学报，2016，32(13)：197—205．doi：10．119750．issn．1002—6819．2016．13．028http：Hwww．tcsae．orgSunNan，TianWeiwei，ZhangYing，TianJial

5、i．AdsorptionpropertiesofFe2+andMn2+fromgroundwaterincoldregionsbycarbonatedricehusk[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2016，32(13)：197-205．(inChinesewithEnglishabstract)doi：10．119750．issn．1002-6819．2016．13．028http：／／www．tcsae．org0引言中国东北严寒地区

6、地下水丰富，埋藏浅且分布稳定，开采潜力大，该区村镇饮用水源大多取自地下水，以黑龙江为例，2014年针对哈尔滨、齐齐哈尔、佳木斯、大庆、鸡西、双鸭山、伊春、绥化地区18个村镇分散地下取水点的水质进行监测，发现受原生地质环境与地层锰矿影响，冬季村镇地下水体Fe2+、Mn2+含量超标严重，Fe2+、Mn2+浓度范围分别为0．44～20．4、0．65～2．55mg／L，最大超标倍数分别达67、24．5倍，严重威胁村镇经济发展与居民身体健康；鉴于地下水温保持在7。lo。C范围内，故研发低温高效的铁锰地下水同步净化技术，并进行工程示范与推广迫在眉睫，对保障严寒村镇饮用水安全具有重要

7、的学术价值与现实意义。国外对地下水除铁锰的研究始于一百多年前，主要技术包括化学药剂氧化法、臭氧处理法、臭氧一活性炭工艺、地层工艺、生物法等”21。国内对地下水除铁、锰的研究与实践始于20世纪50年代；60年代初，中国成功试验了天然锰砂接触氧化除铁工艺；70年代初，李圭白院士确立收稿日期：2016—01—18修订13期：2016—04—20基金项目：黑龙江省博士后科学基金项目(LBH—Z13025)作者简介：孙楠，女(汉族)，辽宁盘锦人，副教授，博士，主要从事农村水处理修复理论与技术研究。哈尔滨东北农业大学水利与建筑学院，150030。Em