稻殼灰對微污染水中鐵錳離子動態(tài)吸附特性的模擬試驗.pdf

1、受原生地質(zhì)條件以及人為活動的影響，微污染水中常含有過量的鐵錳離子，不僅對工農(nóng)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生了一定影響，還對人類的健康產(chǎn)生了影響。以中國三江平原為例，該地區(qū)地下水資源豐富，地形簡單且分布穩(wěn)定，有很大的地下水資源開采能力。但上述地區(qū)地下水中Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)含量普遍過高，導(dǎo)致極為豐富的水資源很難被工農(nóng)業(yè)直接利用，從而制約了上述地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展。另外，人類由于飲用過量的含有Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)的地下水，可引起食欲不振、嘔吐、腹瀉等。因此，高鐵

2、、高錳微污染地下水必須經(jīng)過凈化處理才能飲用。本研究采用工農(nóng)業(yè)廢氣物稻殼的燃燒產(chǎn)物——稻殼灰(RHA)為吸附劑，著重開展其對水中Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)的動態(tài)吸附特征研究，確定最佳吸附條件，明確動態(tài)吸附模型;借助掃描電鏡、X射線衍射光譜與熒光光譜等方法揭示探討稻殼灰吸附Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)的機理;最后對吸附劑的再生性能進行考察，本研究得到的主要成果如下:
　　稻殼灰對Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)的吸附飽和時間隨著流速以及進水Fe(Ⅱ)、M

3、n(Ⅱ)的濃度的升高而降低，隨著吸附劑的裝柱高度的升高而升高，溶液中共存離子的濃度越大，越容易達到吸附飽和。Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)動態(tài)吸附過程的最佳運行參數(shù)為:反應(yīng)器流速均為15 mL/min，進水Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)的初始濃度分別為20 mg/L和15 mg/L，稻殼灰高度均為22.5 cm(占吸附柱高的75％)，進水溶液的初始pH分別為5和6，稻殼灰對Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)的飽和吸附量分別為2.56，3.55 mg/g，相同質(zhì)量的

4、稻殼灰對Mn(Ⅱ)的吸附能力強于Fe(Ⅱ)。
　　利用掃描電鏡(SEM)、傅里葉變化紅外光譜儀(FT-IR)、X-射線衍射儀(XRD)、X-射線熒光光譜儀(XRF)對稻殼灰進行表面結(jié)構(gòu)以及組成成分進行分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)稻殼灰疏松多孔，可以作為吸附劑，在吸附Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)后的掃描電鏡圖譜上出現(xiàn)了微弱的Fe、Mn的波峰，這也說明了稻殼灰對Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)有了一定的吸附作用。稻殼灰中含有的大量的Si和O，主要是以無定形的二氧化

5、硅的形式存在于稻殼灰中，元素Si和O所對應(yīng)的-OH、Si—O—Si官能團以及其他官能團能和Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)發(fā)生靜電吸附反應(yīng)以及絡(luò)合作用。對稻殼灰所含的元素進行分析，稻殼灰吸附Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)之后，金屬元素Na、Mg、K、Ca等含量的減少或者消失可能是動態(tài)吸附過程中發(fā)生了離子交換作用。吸附反應(yīng)后，元素Fe、Mn含量也分別比吸附之前的含量高，證明了稻殼灰吸附Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)的可行性。
　　Adams-Bohart模型

6、可用來擬合稻殼灰對Fe(Ⅱ)的動態(tài)吸附過程（R2值為0.73～0.94）。金屬離子吸附飽和的濃度N0隨著流速以及進水Fe(Ⅱ)的濃度的增加而呈增長趨勢，隨著吸附劑裝柱高度的增加而減小。動力學(xué)常數(shù)kAB隨著Fe(Ⅱ)的濃度的增加而減少，隨著進水流速的增加而增加。Thomas模型能夠很好的反映稻殼灰對Mn(Ⅱ)的動態(tài)吸附過程（R2值為0.71～0.95）。Thomas模型常數(shù)kTh的值隨著溶液中Mn(Ⅱ)的濃度的增加而增加，隨著進水流速與吸

7、附劑裝柱高度的增加而降低。稻殼灰對Mn(Ⅱ)的動態(tài)吸附能力q0同樣也是隨著Mn(Ⅱ)的濃度的增加而增加，隨著進水流速與吸附劑裝柱高度的增加而減小。
　　稻殼灰對Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)吸附——解吸循環(huán)試驗中，當(dāng)H2SO4作為解吸劑時，最佳循環(huán)次數(shù)為6次，稻殼灰對Fe(Ⅱ)的吸附量最高為2.56 mg/g，最低為1.51 mg/g，明顯高于HCl和HNO3作為解吸劑時稻殼灰對Fe(Ⅱ)的吸附量;HCl和HNO3作為解吸劑時，未解吸之前