Fenton接触氧化法强化石英砂-锰砂滤料处理铁锰矿井废水.docx

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Fenton接触氧化法强化石英砂-锰砂滤料处理铁锰矿井废水

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论文导读:：和矿井水中的Fe2+形成了Fenton试剂。石英砂的粒径为0.6～1.2mm,锰砂的粒径为0.8～2.0mm。

关键词：Fenton试剂，接触氧化石英砂，锰砂，铁/锰去除率

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1.1实验用水水质

本实验是动态试验，用水量较大，实验室所用水样是取自阜新市某矿区的矿井水分析之后，实验室进行模拟的，铁离子的测定采用《邻非罗啉分光光度法》，锰离子的测定采用中国环境保护部网站公布的《高碘酸钾分光光度法》。实验所用水水质指标如表1所示：表1原水水质指标

指标

Mn2+（mg/L）

Fe2+（mg/L）

pH

水温（℃）

原水范围

1.5-2.5

7.3-11

4.8-6.3

18-21

试验取值

2

10

5

18-21

1.2实验装置

自制试验装置：过滤装置是80mm的有机玻璃柱，总高度为1500mm,底部设有30目铁丝网，内装有800mm高的滤料，滤柱进水由DN15的塑料管道从高位水箱引入，配合花洒喷头向滤柱供水，过滤后的水通过直径为8mm的硅胶管从滤柱底部引出，滤柱底部有厚度为15cm的承托层，其中8～16mm的砾石5cm,4～8mm的砾石5cm,2～4mm的砾石5cm,从滤层顶部向下每隔10cm设置一个测压管，测压管的管径为10mm，石英砂的粒径为0.6～1.2mm,锰砂的粒径为0.8～2.0mm，混层滤柱锰砂和石英砂的体积比为7:3（沈阳建筑大学傅金祥等人认为：锰砂和石英砂的比例是7:3为最佳，所以沿用这个比例）过滤装置见图1。图1实验装置示意图1.3主要仪器与试剂

本实验的主要仪器设备见表2,试验所需主要药品和材料见表3。表2试验主要仪器设备

序号

仪器设备名称

型号

阿雪厂家

1

分光光度计

16C14型

上海精密仪器厂

2

pH计

PHS-3C

上海雷磁仪器厂

3

电子天平

TG-328A

北京赛多利斯仪器系统有限公司

4

蒸馏水器

SYZ-120

上海精隆科学仪器厂

5

过滤设备

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烟台利丰过滤技术有限公司

表3试验所需主要药品和材料

名称

分子量

药品级别

生产厂家

盐酸

36.46

分析纯

沈阳试剂一厂

硫酸

98.08

分析纯

沈阳试剂一厂

硫酸亚铁铵

392.13

分析纯

天津市双船化学试剂厂

过氧化氢（30%）

34.01

分析纯

天津市东方化工厂

电解锰

54.94

分析纯

上海化学试剂公司

锰砂

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广西马山

石英砂

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金山矿业有限公司

1.4溶液的配置

在20L水箱中加入20mL浓度为10g/LFe2+溶液,加入4mL浓度为10g/LMn2+溶液，搅拌5分钟，使溶液混合均匀，此水溶液的Fe2+浓度为10mg/L,Mn2+浓度为2mg/L，下文称上述溶液为原水。将原水注入高位水箱，然后分别加入0.66mL（0.78mL、0.90mL、1.02mL、1.14mL）H2O2，即浓度分别为0.11mg/L（0.13mg/L、0.15mg/L、0.17mg/L、0.19mg/L），搅拌使其均匀并等待10min，分别称此溶液为水溶液1（水溶液2、水溶液3、水溶液4、水溶液5）。2结果与讨论

实验首先研究了加入和不加入H2O2对Fe2+和Mn2+去除率的影响，确定Fenton接触氧化法是否会强化石英砂-锰砂滤料除铁除锰，在此基础上再研究影响因素H2O2的投加量、滤速、pH值对铁离子和锰离子去除效率的影响，对他们去除效果进行比较分析。2.1加入和不加入H2O2对Fe2+、Mn2+去除率的影响

实验分别将原水和溶液2注入高位水箱，打开滤柱上端的阀门，调节滤柱过滤速度为8m/h，并保持滤柱上方的液面高度为10cm，出水5min后开始取样，分别测出铁锰离子的含量。加入H2O2的滤柱称为1#滤柱，不加入H2O2的称为2#滤柱，试验结果见图2和图3所示。图2加入H2O2和不加入H2O2对Fe2+去除率的影响图3加入H2O2和不加入H2O2对Mn2+去除率的影响由图2、图3可以看出1#和2#滤柱加入H2O2前后的除铁除锰效率都明显不同，1#滤柱的曲线从始至终都高于2#滤柱，1#滤柱在30h附近除铁效率开始下降，36h附近除锰效率也开始下降，而2#滤柱依然保持稳定运行。2#滤柱分别在36h和42h附近时除铁除锰效率才开始下降。上述现象的出现是由于，H2O2和矿井水中的Fe2+形成了Fenton试剂，把水中的Fe2+、Mn2+分别氧化为Fe3+和MnO2，所以过滤初期1#滤柱的除铁除锰效率明显高于2#滤柱，这样有利于滤柱快速进入工作状态；从运行的稳定时间角度分析，1#滤柱比2#滤柱有效工作时间略微短一些，这是由于前期预处理使1#滤柱中存在大量的Fe3+和MnO2，Fe3+容易形成沉