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石英砂滤料在水处理中的运用_水处理技能

2017-11-27 10:29:45 益达滤材石英砂 阅读

关键词:水污染,精制石英砂滤料,水处理

    我国工业的开展和人口的增加,环境污染也逐步加重,特别是水源的污染,对城镇居民的身体健康构成了极大的要挟。研讨标明,受污染水源中含有的有机物大部分对人体健康有害或具有构成对人体有“三致作用”的氯消毒副产物(DBPs)的潜力。而惯例水处理工艺受其净化功用的约束.对水中有机物、重金属离子、藻类等往除才能较低,尤其是对水中可溶性低分子有机物的往除作用更差。跟着水污染的加重和人民生活水平的不断前进,人们对饮用水水质的要求愈加严厉,相应供水水质标准也不断前进。受污染水的净化处理已成为一项非常重要和迫切的新课题。石英砂是一种广泛用于各种给水处理、污水处理和环境管理的净水资料。可是因为石英砂滤料外表孑L隙少,比外表积和等电点较低.在正常条件下带负电,使得它对水中有毒物质(重金属离子等)、细菌、病毒和有机物的往除作用很不抱负。

    近年来,学者提出了对一般石英砂滤料改性的主意,经过在石英砂外表附着不同功用的物质,改进滤料外表的性质,制成具有优秀吸附功能和必定机械强度的改性石英砂滤料。鉴于我国现在的经济水平,这一技能将在给水处理中有宽广的运用前景。

2 改性石英砂滤料

2.1 改性石英砂滤料

    改性石英砂滤料即在一般石英砂滤料的外表经过化学反应涂上一层改性剂(一般为金属氧化物和氢氧化物),然后改动原滤料颗粒外表物理化学性质,以前进滤料对某些特别物质的吸附才能及增强滤料的截污才能,到达改进出水水质的意图[2]。实践标明,改性石英砂滤料能充分地发挥添加滤料的比外表积和强化吸附的才能.然后到达与水中各类有机物、细菌、藻类触摸过程中由外表涂料所产生的强化吸赞同氧化净化功用。改性石英砂滤料不但能吸附大分子和胶体有机物,一起还能够许多吸赞同氧化水中重金属离子和小分子可溶性有机物.然后到达全面改进水质的意图。

2.2 吸附剂

    适合做滤料吸附剂的资料有许多种,常用的包含Fe系、Al系氧化物或氢氧化物、锰的氧化物、镁的氧化物及稀土类金属合作物等。其中,Fe系和Al系水合氧化物、氢氧化物是运用最广泛的吸附剂。活性氧化镁具有较大的比外表积和空地,因而具有较强的吸附才能。稀土类金属合作物是新型资料的代表.能够改进惯例滤料外表结构,添加滤料外表吸附位置,对水中的杂质(如重金属离子和部分无机离子)有很好的往除作用。但稀土类金属化合物作为吸附剂不能很好的和载体结合,必定程度上约束了它们的广泛运用。

    此外,把含有各种特别基团的高分子有机化合物敷载于滤料外表.或许结合在金属氧化物上,使用其上的官能团前进滤料的吸附功能也是当时研讨的方向。

3 改性石英砂滤料在水处理中的运用

3.1 改性石英砂滤料往除水中重金属离子

    高乃云等在用金属氧化物改性石英砂滤料吸附Zn 的试验中发现,在用氧化铝涂层砂改性石英砂滤料除锌的试验中,往除率与pH值密切相关:当出水pH值小于4时.涂铝砂的除锌作用不及石英砂;大于4时,跟着pH值的添加,锌往除率添加;大于9时,除锌率可达100%。

    Edwards等用铁氧化物掩盖的砂粒柱进行了吸附Pb2+ 、Cd2+、Cu 2+和C 的吸附试验,成果标明:对进水中溶解态的重金属离子Pb 、Cd2+、Cu 和Cr3+在pH值为8.5时简直能够悉数除往,而一般砂粒的往除率极低;对于络合态的重金属离子,一般砂粒简直没有往除作用.而铁氧化物掩盖的改性砂粒柱在处理40倍的滤床体积的水时,简直能够往除悉数的络合态重金属离子。对颗粒态的重金属物质,在高水力负荷条件下.一般砂粒柱和改性砂粒柱对颗粒都有70%的往除率.但该往除率在改性砂粒柱中持久实现,而在一般砂猜中很快降到25%;与一般砂粒柱比较,改性砂粒还能够添加滤床的运转时刻,下降冲刷频率;冲刷时,先用水反冲,再用酸液(pH值为3)使柱中介质再生。

3.2 改性石英砂滤料往除水中阴离子型有害物质

3.2.1 改性石英砂滤料往除水中的砷

    砷是有毒物质.有些地表水因受农药、固体废物、工业废水的污染而含有砷;有些地下水因经过富砷地层而遭到砷的污染。无机砷毒性大于有机砷.三价砷毒性大于五价砷,世界卫生组织规则饮用水中三价砷含量低于0.01ms几。

    高乃云等在用氧化铁涂层砂改性石英砂滤料除砷试验中,发现除砷作用显着,往除率能够到达95%以上,且遵从低pH值、高往除率的规律。

    Pierce等用氢氧化铁改性砂来吸附水中的As¨和Ass*,成果标明:在吸附剂和砷浓度份额恰当及恰当的pH值条件下.能够使砷的往除率到达92%。

3.2.2 改性石英砂滤料往除水中的硒

    SeO3 2-和SeO4 2-是Se在水中的首要存在方式,Se过量时,对人体有害。Wen―hui Kuant“ 等研讨发现:使用氧化铝掩盖的砂粒(AOCS)作为吸附剂,能够有用地除往水中的Se(IV)和Se(VI)。制备时的pH影响AOCS对Se的吸附,研讨发现pH值为5.98,AOCS对Se(IV)和Se(vI)的往除率最高,量比分别为1.05mg Se(IV)/gAOCS和0.63mg Se(VI)/gAOCS。Se(IV)和Se(VI)的吸附等温线参数与吸附时溶液的pH值有关,在必定的pH规模内最大吸附量随pH值上升而下降。在恰当的pH值、吸附剂量和吸附时刻条件下,可使Se的往除率挨近100%。

3.2.3 改性石英砂滤料往除水中的氟

    高乃云等在用氧化铁涂层砂改性石英砂滤料除氟试验中,发现在低pH值条件下(pH值小于5.O)除氟率可达90%以上,但跟着水的pH值的升高,除氟率有所下降;除氟吸附等温线归于典型的Langmuir型。

3.3 改性石英砂滤料往除水中的有机物

    Chang等使用氧化铁涂层砂进行往除有机物研讨,发现在酸性条件下,氧化铁涂层砂可有用的吸附自然有机物,(NOM);水中存Ca2+、Mg2+、CI’、SeO2 -、和HCO-离子,即便在其浓度很高时,对其吸附N0M的容量没有任何影响。

    高乃云等对3种不同的氧化物涂层砂和未涂层砂往除NOM功能进行了比较,试验研讨标明:涂铝砂和经过高温制备的涂铁砂对NOM的往除作用优于使用碱性沉积法制备的涂铁砂,且3种涂层砂均优于未涂层砂;3种不同涂层砂在反冲刷之后的作用与反冲刷之前没有差异。邓慧萍[13]等人对4种不同的改性石英砂滤料往除水中有机物的作用进行了静态和动态吸附比照试验,研讨成果标明:改性石英砂滤料对有机物的往除作用一向优于原滤料.涂铁砂对有机物的往除率达66%。

3.4 改性石英砂滤料往除水中的微生物

    Lukasik等用氢氧化铁、氢氧化铝掩盖砂粒.对滤料进行改性。将lkg改性石英砂滤料放进柱内(体积为0.7L),对水中的大肠杆菌、霍乱弧菌、脊髓灰质炎病毒1、大肠噬菌体MS一2的往除率都在99%以上,在30d试验中处理120L的水,一向保持这~往除作用。经过192L水后,对大肠杆菌、大肠噬菌体MS一2、脊髓灰质炎病毒1仍有80%、99.9%、90%的往除率。此外。改性石英砂滤料还能够往除原水中的肠形细菌和大肠噬菌体。在室温下,所试验的微生物(如肠形细菌、大肠噬菌体MS一2、大肠杆菌)的往除率都在99%以上;而一般砂粒对微生物简直没有往除作用。别的,出水中未检测到与掩盖物相关的成份.阐明掩盖物非常安稳。

    ChaudhuriHS等在石英砂上掩盖AI(OH)3、Fe(OH)3、石灰、8-MnO ,成果发现pH值在6.3~9的规模内,A1(OH)3掩盖的砂粒吸附脊髓灰质炎病毒1的作用最好。用AI(OH)掩盖砂粒作过滤介质的吸附柱(体积为0.0063L)进行往除脊髓灰质炎病毒的试验,经过0.2L水时, 病毒往除率为98.9%;处理0.5L水时,病毒往除率为93.97%。

    Farrah等人用A1(0H) 、Fe(OH)3改性的石英砂滤料来往除水中病毒.试验标明:一起掩盖A1(OH)3和Fe(OH)3的滤料在pH值为7时,脊髓灰质炎病毒1的往除率为86%±1%.大肠噬菌体MS一2的往除率达100%。

3.5 改性石英砂滤料击除其他污染物质

    盛力等人对改性石英砂滤料往除微量苯酚进行了研讨,试验中发现:改性石英砂滤料对苯酚有必定的吸附作用,且随pH值的下降而对苯酚的吸附功率逐步增大,但往除率不高,这标明苯酚在改性石英砂滤料外表的吸附遵从配位交流吸附机理,而预投高锰酸钾对改性石英砂滤料过滤往除苯酚有显着的强化作用。

    马军等人还对改性石英砂滤料往除藻类进行了研讨,试验中发现:当然改性砂对含藻水的直接过滤作用略好于石英砂.但改性砂对混凝沉积后含藻水的过滤作用显着优于石英砂.尤其是过滤截留容量远远大于一般石英砂。研讨还发现,混凝沉积后含藻水中的残余铝对藻类颗粒的往除有促进作用。

4 存在的标题

    (1)滤料在过滤过程中是长时刻浸泡在水中的,怎么确保改性后的滤料的安稳性.即金属氧化物/氢氧化物与滤料外表的较强粘附性是研讨和实践运用中需要处理的关键技能标题。现在.国外一般选用高温煅烧的办法将铁或锰的氧化物烧结在石英砂外表。经过铁氧化物在水中构成的丰厚外表羟基前进吸附容量。在未来的研讨中.我们应该侧重于各种制备办法的研讨,特别是多种物质复合体对一般滤料的改性,别的鉴戒纳米制备技能也是值得探究的方向。

    (2)寻求适宜的载体。国外发现用橄榄石替代一般石英砂做成的改性石英砂滤料比用石英砂为载体做成的改性石英砂滤料功能好得多。在我国也可量体裁衣的选用其他自然滤料来替代石英砂,或许把改性砂和其他吸附载体一起烧结(比方硅藻土、火山灰等),以前进改性石英砂滤料的往除作用。

    (3)到现在为止,用改性石英砂滤料试验往除的物质不是许多,对于水中氨氮、酚等有害物质的往除也还有待研讨。而且因为各研讨者制作办法的不同,所制成的改性石英砂滤料往往在功能上有较大的差异。因而,怎么找到一种有用的制备办法,使改性石英砂滤料的出产工业化,构成一种独立的产品,以促进其在水处理中的广泛运用是有待深进研讨且具有非常重大意义的课题。

5 展望

    现在,国内外专家学者致力于研讨改性石英砂滤料的制备办法、载体及怎样在制备过程中拓宽改性石英砂滤料的吸附规模、前进吸附功率,以便制备出功能更优异的改性石英砂滤料。改性石英砂滤料能有用地往除水中的重金属离子、有机物、细菌和病毒、藻类、酚等有毒有害物质,而且非常适合于我国现在给水处理的现状.因而在水处理中必将有着广泛的运用前景。


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