纳米多孔复合材料动态除砷分析研究 .docx

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1、精品名师归纳总结纳M 多孔复合材料动态除砷争论Abstract: Porous composite materials, which was composed of nano-zeolite and diatomite, and forming flexibledynamicmembranewithflocculantsintheself-madereactor.Theeffectofflocculants type,dosage,feeding mode on the film-formingwas investigated.The experimentalresults showed th

2、at: composite materials and flocculants can form a stable film and remove arsenic effectively, the effluent could completely meet the national standard, the used materialswas renewable, would not cause secondary pollution to the environment. The study provides a certain reference data for the produc

3、tion of composite materials in actual application.Keywords: nano molecular sieve。 diatomite 。 dynamic film 。 arsenic近年来，的方性砷中毒问题逐步引起人们的关注。饮用水除砷技术已经成为众多研究者的争论热点。饮用水除砷技术有很多种，其中包括：铁盐混凝沉淀除砷法1 ，海泡石除砷法 2，铈铁吸附剂除砷法 3 , 磁性吸附材料除砷法 4，新型树脂基水合氧化铁 D201- HFO除砷法 5。这些方法需要精确掌握投药剂量，在水处理过程中引入过多的外来物质。一些方法由于操作复杂，不宜推广应用，同

4、时由于水质影响，除砷容量有限。本文以硅藻土为载体与纳 M级分子筛组成复合材料在动态的条件下进行除砷测试，探讨动态状况下复合动态膜除砷的一些影响因素。1 试验部分1.1 试验材料纳M 分子筛高岭土煅烧制备，粒径 3050nm）。硅藻土 6 、聚合硫酸铝PAS和聚合氯化铝 PAC。1.2 试验装置1第一作者：王银叶，女， 1954年生，教授，主要争论方向为水污染掌握。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结该试验采纳动态膜装置测试 ,其装置如图 1所示,动态膜反应器柱高 100cm，圆柱直径 50cm，中间套筒直径 10cm，反应器侧面备有加料箱，底部为蠕动泵，容量为200L。水流经蠕动泵

5、打入反应器底部进水口，在进水口处与加入的药、料混合后进入反应器，进水流量掌握在 1001000 L/h，投料速度掌握在 110 L/min。图1 .动态试验装置图1.3 试验方法原水由离心泵抽入进水管，料液与进水混合后从套筒内从下向上流，从套筒的上部 跌入套筒外部，在套筒底部水流向上流入主反应区，在此阶段纳M分子筛、硅藻土与絮凝剂在水流冲击下形成一种柔性的肯定高度的动态膜层。原水经过动态膜后，水中部分 砷离子被吸附去除，出水经过反应器顶端流出，出口设有取样口，定时监测出水砷浓度。动态膜底部吸附饱和后，老化膜体沉降到反应器底部，定时被排出。依据出水砷浓度及膜层高度，定时补充药剂和进水。观看投料方

6、式、进水流量以及投料速度对成膜及砷去除率的影响。2 结果与争论试验中分别考察最常用的三种絮凝剂：聚丙烯酰胺PAM 、聚合硫酸铝 PAS和聚合氯化铝PAC在动态测试中与复合材料成膜的情形。PAM在动态试验进行过程中与复合材料混合后，成膜成效较差，同时由于其单体有毒不宜大量使用。微量的 PAS与复合材料混合成膜不稳固 ,除砷成效不明显。相同条件下，PAC水解后即可供应高价的聚合离子，发生压缩双电层和电中和作用，并有明显的吸附架桥作用,与复合材料混合成膜成效稳固，膜层较高除砷成效好。因此，本试验中采纳 PAC絮凝剂。2.1 絮凝剂用量对砷去除率的影响可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结以

7、PAC为絮凝剂，分别测试投加量为 20mg/L，40mg/L，60 mg/L时对膜层的影响及砷去除率的变化，确定絮凝剂的最少投加量，原水中的砷浓度0.8mg/ L，絮凝剂用量对砷去除率的影响如图 2所示。图 2 絮凝剂用量对砷去除率的影响絮凝剂投加量的掌握形成膜层的关键，它不仅打算了水中胶体的脱稳作用、影响滤 后水质，而且仍与产生的膜层的高度直接有关7 。一般情形下，絮凝成效随着絮凝剂的用量增加而增大。但是，絮凝剂的用量达到肯定值时，显现峰值，再增加用量时，絮凝成效反而下降。所以使用时，要确定正确成效的用量。从图2中可看出砷去除率随时间逐步降低，但是 30分钟后砷去除率仍有 80左右，当絮凝剂

8、用量太少时，会导致形成的膜层高度不够而影响除砷成效。经多次的试验证明在投加量为60mg/L时，成膜稳固，除砷成效良好。2.2 投料方式对砷去除率的影响投料的方式可以分为：方式 1）通过蠕动泵一次性将料液投入主反应区。方式2）通过蠕动泵先将料液与进水混合，再进入主反应区。不同投料方式对砷离子去除率的影响如图3所示。%/率除去砷时间/min图3 投料方式对除砷的影响从图3可以看出，按方式 2投料与方式 1投料相比，砷离子的去除率可提高 10%15%。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结实行方式 2投料，料液在进入反应器之前与原水混合，增加原水与纳M复合材料的接触时间，因此，本试验均采纳

9、方式 2投料。2.3 进水流量对砷去除率的影响在动态试验中进水的流速与混合材料在水流中下沉的速率处在动态平稳的情形下， 形成一个动态的膜层，膜层的高度是除砷的重要参数。膜层太低，其密度增大，在水中的粒子与膜层接触时影响粒子的传递。进水流量队砷去除率的影响如图 4所示。%/率除去砷出水时间 /min图 4进水流量对砷去除率的影响由图4可以知，进水流量为 48ml/min 时砷的去除率最低，随着进水流量的增大，膜层的高度上升，当进水流量为100ml/min 时，膜层被冲散，水与膜的分层界限模糊。在进水流量为84ml/min 时膜层稳固，砷去除率达 90以上，本试验选用进水流量为84 ml/min

10、。2.4 膜层连续的时间动态膜层连续时间的争论对于膜层的开发与使用也具有肯定意义。2.5gCD010型硅藻土， 1.2gX型纳M 分子筛，在 PAC投加量 60mg/L，进水流量 84 ml/min ，实行方式 2投料，连续进水和出水观看膜层连续时间，数据如表1所示。表1 复合动态膜连续时间反应时间 min ）0膜层高度 cm）35备注反应器下部形成混浊液322膜体与原水表面分别，形成清楚膜体820膜体清楚1519膜体趋于稳固2018.5膜体稳固3017.5膜体稳固4515膜体开头下降6012膜体下降速度变快可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结808膜体已失去作用由表1可以看出，进

11、水 3min后反应器内开头形成清楚膜体，至 45min膜层有下降趋势，反应器内膜层稳固存在约42 min，成膜稳固期间，可以依据出水水质补充料药，循环进行。2.4 复合材料除砷机理的探讨絮凝剂加入含有复合材料水中后起到了吸附架桥、沉淀物网捕等作用 ,使水中微小和超微小物质吸附到复合材料的表面，形成网状结构，凝集成较大的絮花，形成肯定的骨架结构和微孔，在专用设备的作用下自然形成柔 性过滤层，用纳 M分子筛改性硅藻土使其复合材料表面带有不平稳电位，加上复合材料庞大的表面积和较强的吸附力，对很多物质都有肯定的吸附作用，砷离子通过被吸附、 包裹或络合等作用沉积到膜层。利用此特点可达到去除水体中砷的目的

12、。复合材料形成 的过程见图 5。从图5中纳M 分子筛的 TEM 可以看出分子筛的颗粒特别小，粒径匀称。从硅藻土的SEM看出硅藻土孔道规章、整齐且有序的，复合后复合材料的SEM硅藻土的孔道口形成过滤膜层纳 M分子筛 TEMb复合材料的 TEMc硅藻土的 SEMd复合材料的SEM图5材料的微观图片可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2.7 复合材料的再生争论复合材料的再生循环重复使用，在实际生产中有特别重要的意义。采纳0.5mol/L NaOH ：18-20 2 王文科，杨胜科，宙宏亮改性海泡处理含砷饮用水争论J.化工矿物与加工 ,2000,29,10 ：l3- 163 张昱 ,杨敏 ,王桂燕等 .利用稀土基无机合成材料上除水中砷I的争论 J, 环境化学 ,2001,201 ： 70- 714 武荣成 ,曲久辉 ,吴成强 .磁性吸附材料 CuFe2O4 吸附砷的性能 J 环境科学 ,2003， 24 ： 86-88.6 沈钟，赵振国，王果庭 .胶体与表面化学 M. 北京：化学工业出版社，2004.责任编辑：丁怀收到修改稿日期：2021-03-10）. 版权全部环境污染与防治杂志社可编辑资料 - - - 欢迎下载