矿井水Fenton高级氧化除铁除锰效果及影响因素的实验研究

摘要

矿井水经常在铁猛含量上超标,水中含有过量的铁猛会给人们的生活和环境带来巨大危害。本文研究用Fenton试剂处理矿井水中的铁锰,采用的是静态烧杯实验。通过实验研究发现,H2O2的投加量、H202与Fe2+的投加比例、初始pH值、反应时间和反应温度是影响Fenton试剂氧化反应的因素。当双氧水的投加量为13mmol/L,pH值为5,反应温度为25℃,反应时间为15分钟,此时Fe2+的去除率可达95％;在Fenton试剂对矿井水中的锰去除率的影响实验中,通过正交试验确定了最佳工艺条件:H2O2的投加量为12mmol/L,H202与Fe2+的投加比例为3:1,pH为4.5,反应温度为30℃,反应时间为10分钟,Mn2+的去除率可达78%。本文还研究了用UV-Fenton试剂处理矿井水中的锰,实验发现在Fenton体系中引入紫外光可以提高废水中Mn2+的去除率,Mn2+的最高去除率可达93%,比不加紫外光照射提高了15%。在UV-Fenton条件下,过氧化氢的投加量较单纯的Fenton氧化反应可以减少18%左右。同时,紫外光照射条件下反应的剧烈程度也远高于单纯的Fenton试剂反应。研究结果表明:Fenton试剂可以有效地去除矿井水中的铁锰,且具有处理时间短,处理效果好,处理费用低等优点,具有很好的市场前景和竞争优势。

目录

致谢

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 矿井水资源概况

1.2 水中铁锰的危害及用水要求

1.2.1 铁锰的危害

1.2.2 用水要求

1.3 除铁除锰的研究现状

1.3.1 我国除铁技术的发展

1.3.2 我国除锰技术的发展

1.3.3 国外除铁除锰的研究现状

1.3.4 目前研究存在的问题

1.4 高级氧化技术在水处理领域的应用

1.5 本文的研究目的与意义

1.6 本文研究的主要内容

2 除铁除锰的化学理论基础

2.1 水中铁质和锰质的来源

2.1.1 水中铁质的来源

2.1.2 水中锰的来源

2.1.3 铁和锰的溶解平衡

2.1.4 Fe~(2+)和M11~(2+)的氧化反应动力学

2.2 Fenton 法的理论概述

2.2.1 Fenton 试剂的概述

2.2.2 Fenton 反应机理

2.2.3 UV-Fenton 反应机理

2.3 羟基自由基的性质

3 实验材料及检测方法

3.1 实验原料

3.1.1 实验水样

3.1.2 实验药品

3.2 主要实验仪器

3.3 实验试剂配置

3.3.1 除铁实验试剂配置

3.3.2 除锰实验试剂配置

3.4 实验检测方法

3.4.1 铁离子的检测方法及测定结果的表述

3.4.2 锰离子的测定方法及测定结果的表述

4 Fenton 高级氧化法对铁去除效果的实验研究

4.1 实验原理

4.2 工作曲线的绘制

4.3 Fenton 试剂对Fe~(2+)去除效果的实验研究

4.3.1 实验药品和试剂

4.3.2 H_20_2 投加量的影响

4.3.3 pH 值的影响

4.3.4 反应温度的影响

4.3.5 反应时间的影响

4.3.6 正交试验

4.4 本章小结

5 Fenton 高级氧化法对锰去除效果的实验研究

5.1 实验原理

5.2 工作曲线的绘制

5.3 Fenton 试剂对锰去除效果的实验研究

5.3.1 实验药品和试剂

5.3.2 H_20_2 投加量对锰去除效果的影响

5.3.3 H_2O_2与 Fe~(2+)投加比例对锰去除效果的影响

5.3.4 反应时间对锰去除效果的影响

5.3.5 pH 值对锰去除效果的影响

5.3.6 反应温度对锰去除效果的影响

5.3.7 正交试验

5.4 Fenton 试剂对铁锰同时存在时锰去除效果的实验研究

5.4.1 实验药品和试剂

5.4.2 H_20_2 投加量对锰去除效果的影响

5.4.3 pH 值对锰去除效果的影响

5.4.4 反应温度对锰去除效果的影响

5.4.5 反应时间对锰去除效果的影响

5.4.6 正交试验

5.5 UV-Fenton 法对铁锰同时存在时锰去除效果的实验研究

5.5.1 实验药品和试剂

5.5.2 H_20_2 投加量对锰去除效果的影响

5.5.3 pH 值对锰去除效果的影响

5.5.4 UV 光照时间对锰去除效果的影响

5.5.5 反应温度对锰的去除率的影响

5.5.6 正交试验

5.6 本章小结

结论与展望

参考文献

作者简历

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