鐵銅氧化物復(fù)合改性石英砂濾料制備工藝與吸附特性研究.pdf

1、近年來，我國(guó)飲用水源水質(zhì)遭到不同程度的污染，常規(guī)水處理工藝對(duì)水中微污染物的去除能力有限。而過濾是常規(guī)水處理工藝的最后一道屏障。在不改變工藝條件的情況下，對(duì)濾料進(jìn)行表面改性處理，既可以強(qiáng)化過濾效果，又不會(huì)導(dǎo)致水處理工藝復(fù)雜。因此，研發(fā)一種新型改性濾料是本文研究的主要內(nèi)容。
　　以普通石英砂（Raw Quartz Sand，RQS）為原材料，F(xiàn)eCl3和CuSO4為改性劑，采用微波加熱方法制備鐵銅氧化物改性石英砂（Fe/Cu Oxid

2、e Composite ModifiedQuartz Sand，OCMS）。以腐殖酸去除率η、OCMS表面金屬負(fù)載量M及脫附率α為評(píng)價(jià)指標(biāo)，研究FeCl3投加比C1、CuSO4投加比C2、沉積時(shí)間t1、微波時(shí)間t2及微波功率Q等因素對(duì)制備OCMS的影響，探討OCMS制備工藝的最優(yōu)條件，考察各反應(yīng)條件對(duì)OCMS于微污染水中腐殖酸和磷去除效果的影響。
　　OCMS制備試驗(yàn)結(jié)果顯示，F(xiàn)eCl3投加比C1,微波功率Q對(duì)腐殖酸去除率η及脫附

3、率α影響較大，沉積時(shí)間t1對(duì)金屬負(fù)載量影響程度最大。CuSO4投加比C2對(duì)三個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)影響程度最小。最佳制備工藝條件為:FeCl3、CuSO4與普通石英砂(RQS)的投加比分別為C1=0.16ml/g RQS，C2=0.07ml/g RQS，沉積時(shí)間t1=12h，微波時(shí)間t2=1.5h，微波功率Q=800W。
　　OCMS表面粗糙，呈雪花狀，有大量孔隙。比表面積較RQS有較大的增加，比表面積為0.959m2/g（是RQS的8.96

4、倍）。
　　OCMS的表面元素含量為:Fe為28.20％，O為25.66％，Cu為20.58％，Si為0.43％，物質(zhì)成分主要是Fe2O3及CuO，沒有SiO2裸露，結(jié)晶度良好，改性效果顯著，附著的Fe2O3、 CuO增加了石英砂表面的正電性，使得OCMS對(duì)水中負(fù)價(jià)態(tài)的有機(jī)污染物有良好的吸附效果。
　　OCMS對(duì)腐殖酸和磷的去除效果良好。中性條件下，去除效果最好，去除率分別為93.1％及84.95％;酸性或堿性條件下，腐殖酸

5、的去除率均低于80％，磷的平均去除率在60％以下。不同濃度(2mg/L～20mg/L)的磷在吸附初期，去除率均保持在80％以上，隨著吸附時(shí)間的延長(zhǎng)，磷濃度越大，去除率下降得越快。
　　OCMS對(duì)腐殖酸和磷的去除速率均可以用準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程擬合，兩者分別在150min和120min時(shí)達(dá)到吸附平衡。兩者的吸附速率方程、相關(guān)系數(shù)及各個(gè)參數(shù)分別為:腐殖酸:y=6.9937x+1.062,R2=0.9997,二級(jí)吸附速率常數(shù)K2為46.05

6、6g/(mg· min)，平衡吸附量Qe為0.143mg/g;磷:y=15.607x+988.37,R2=0.9659,二級(jí)吸附速率常數(shù)K2為1.6458g/(mg· min)，平衡吸附量Qe為0.051 mg/g。
　　OCMS對(duì)腐殖酸和磷的吸附過程均能用Langmuir和Freundlich吸附等溫式進(jìn)行描述（相關(guān)系數(shù)R2均大于0.95）。對(duì)腐殖酸與磷的吸附特征均更符合Freundlich吸附模型，相關(guān)系數(shù)分別為:對(duì)腐殖酸:R