煅燒褐鐵礦去除水中Mn2+的性能與作用機理.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，并對其去除水中Mn2+產(chǎn)物進(jìn)行表征分析;利用靜態(tài)實驗研究了反應(yīng)體系中不同熱活化溫度、不同pH值、反應(yīng)時間、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、褐鐵礦對水中Mn2+的作用效果;通過原位DO對比實驗、XPS分析以及資料查閱闡述對Mn2+的作用機理;通過靜態(tài)試驗研究HA對反應(yīng)的影響;此外還利用動態(tài)實驗研究材料持續(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。
　　(2)納米晶赤鐵礦對水中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％;在貧氧條件下對水中低濃度Mn2+的最大吸附量為6.45mg/g;吸附動力學(xué)符合準(zhǔn)二級動力學(xué)模型;褐鐵礦熱活化形成的納米晶赤鐵礦對Mn2+具有吸附和催化氧化作用，其中的雜質(zhì)錳氧化物對Mn2+的吸附和催化氧化具有增強作用。
　　(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。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。在具有活性

4、位點和氧氣的條件下，會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導(dǎo)致HA與水中的Mn2+競爭吸附，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)到國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)，對Mn2+的總吸附量為143.8mg/g，出水pH穩(wěn)定在6-8之間，