煅燒褐鐵礦去除水中Mn2+的性能與作用機(jī)理.pdf

1、褐鐵礦是地表中廣泛分布的一種礦物集合體，主要由鐵的氫氧化物、氧化物等。本文以銅陵新橋褐鐵礦為研究對(duì)象，采用粉晶X射線衍射(XRD)、X射線熒光光譜（XRF）、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線光電子能譜分析(XPS)等為主要研究手段，對(duì)褐鐵礦熱活化產(chǎn)物的成分、結(jié)構(gòu)演化進(jìn)行分析研究，并對(duì)其去除水中Mn2+產(chǎn)物進(jìn)行表征分析;利用靜態(tài)實(shí)驗(yàn)研究了反應(yīng)體系中不同熱活化溫度、不同pH值、反應(yīng)時(shí)間、初始Mn2+濃度、溶解氧濃度以及反應(yīng)溫度等條件下熱活化

2、褐鐵礦對(duì)水中Mn2+的作用效果;通過(guò)原位DO對(duì)比實(shí)驗(yàn)、XPS分析以及資料查閱闡述對(duì)Mn2+的作用機(jī)理;通過(guò)靜態(tài)試驗(yàn)研究HA對(duì)反應(yīng)的影響;此外還利用動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)研究材料持續(xù)凈化地下水中Mn2+的性能。論文取得的主要成果和認(rèn)知如下:
　　(1)熱活化褐鐵礦的最佳溫度點(diǎn)是300℃，相變?yōu)榧{米晶赤鐵礦，具有最大的比表面積以及較多的活性位點(diǎn)。
　　(2)納米晶赤鐵礦對(duì)水中Mn2+具有很好的去除效果，在pH5-10的范圍內(nèi)pH反應(yīng)影響差別不

3、明顯，去除率均大于95％;在貧氧條件下對(duì)水中低濃度Mn2+的最大吸附量為6.45mg/g;吸附動(dòng)力學(xué)符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型;褐鐵礦熱活化形成的納米晶赤鐵礦對(duì)Mn2+具有吸附和催化氧化作用，其中的雜質(zhì)錳氧化物對(duì)Mn2+的吸附和催化氧化具有增強(qiáng)作用。
　　(3)納米晶赤鐵礦催化氧化重金屬離子Mn2+主要是依靠氧空位與水/氧氣相互作用形成活性位點(diǎn)。Mn2+與赤鐵礦在液相中之間發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，赤鐵礦上的O空位被視為活性位點(diǎn)。在具有活性

4、位點(diǎn)和氧氣的條件下，會(huì)在赤鐵礦的表面形成低配位的O與氫鍵復(fù)合物導(dǎo)致Mn2+很易吸附于赤鐵礦的表面并被氧化成Mn4+。
　　(4)HA對(duì)水中的Mn2+具有一定的絡(luò)合作用，在納米晶赤鐵礦存在的情況下對(duì)導(dǎo)致HA與水中的Mn2+競(jìng)爭(zhēng)吸附，導(dǎo)致赤鐵礦吸附Mn2+的效果下降。
　　(5)300℃熱活化褐鐵礦動(dòng)態(tài)柱活化效果明顯優(yōu)于未活化樣品，出水濃度均達(dá)到國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)Mn2+的總吸附量為143.8mg/g，出水pH穩(wěn)定在6-8之間，