强化混凝去除水体中锰(Ⅱ)与DOM的研究

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1、密级：中图分类号：硕士学位论文强化混凝去除水体中锰(Ⅱ)与DOM的研究研究生：廖为雄导师：张鹏学科：土木工程研究方向：市政工程2018年6月AThesisSubmittedfortheDegreeofMasterRemovalofManganese(Ⅱ)andDOMfromwaterbyenhancedcoagulationprocessCandidate：WeixiongLiaoSupervisorandRank：PengZhang强化混凝去除水体中锰(Ⅱ)与DOM的研究学位类型学术型学位作者姓名廖为雄作者学号15010202032学科（专业

2、学位类别)土木工程研究方向（专业领域)市政工程导师姓名及职称张鹏（副教授）实践导师姓名及职称所在学院土木工程学院论文提交日期2018年4月学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有

3、关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要随着金属锰矿山的开采、冶炼、尾矿堆积，大量重金属离子通过水力侵蚀、风蚀、渗流等途径进入矿区周边地表及地下水体，对其周边水环境造成严重污染。由于水体中广泛存在着溶解性有机物（DOM），DOM中的组分主要是腐殖酸（HA）和富里酸（FA），其易与进入水体中的Mn(Ⅱ)通过络合或螯合作用，形成

4、毒性更大的Mn-DOM有机结合态配合物。水体中Mn(Ⅱ)、DOM及Mn-DOM复合污染物的治理成为水环境治理的一大难题。目前有研究表明，铁基类无机混凝剂对水中DOM有较好去除效果，而基与实验室前期制备的能有效去除水中Mn(Ⅱ)的有机混凝剂聚丙烯酰胺-谷胱甘肽（PAM-GSH），本研究合成出一种能对水中Mn(Ⅱ)与DOM有较好去除效果的有机-无机复合混凝剂。以硫酸亚铁和硫酸铝为原料，通过浓硝酸将Fe(Ⅱ)氧化为Fe(Ⅲ)，加入磷酸氢二钠作为稳定剂，经微波引发通过水浴反应制备了高分子无机混凝剂聚合硫酸铝铁（PAFS），考察了反应温度、铝铁摩尔比、磷

5、铁摩尔比和碱化度对等条件对PAFS混凝性能的影响，得到了最优制备条件为微波引发时间5min，反应温度60℃，合成时间2h，Al/Fe摩尔比0.4，P/Fe摩尔比0.2，OH/(Fe+Al)摩尔比0.4。将在最优制备条件所得的产物用于水中腐殖酸的去除，当快搅速度为350rpm，快搅时间为3min，慢搅速度为40rpm，慢搅时间12min，混凝剂投加量12.8mg/L，pH为.08时，腐殖酸的去除率（以DOC计）最高达到81.0％。对优化条件下的PAFS与实验室前期制备的高分子混凝剂（PAM-GSH）按一定比例进行复合得到有机-无机复合混凝剂聚丙烯

6、酰胺-谷胱甘肽-聚合硫酸铝铁（PAM-GSH-PAFS）。采用Fe-Ferron逐时络合比色法与紫外-可见光谱研究了复合混凝剂PAM-GSH-PAFS）有机组分含量（WP）、特性黏度（η）和无机组分碱化度（B）对混凝剂水解形态的影响。利用傅里叶红外光谱仪证明了有机组分PAM-GSH与无机组分PAFS间发生了化学作用，且在高分子链引入了强配位基团（-SH）。通过扫描电镜观察到复合混凝剂PAM-GSH-PAFS具有一定的空间立体结构，且粒径比无机混凝剂PAFS与有机混凝剂PAM-GSH更小，拥有更大的比表面积，对水中污染物有更好的吸附效果。通过观察

7、复合混凝剂的X-射线衍射图谱，图谱中出现了一些新的晶体结构如AlFe2O4、Al0.67Fe0.33(PO4)、Fe2O(PO4)、Al18P18O72以及一些无定形态的晶体结构，进一步证实了有机组分与无机组分间不是简单的混合，而是通过复杂的化学反应生成了新的复杂聚合物。同时以Mn(Ⅱ)与DOM（腐殖酸，HumicAcid）的混凝水样为模拟水样，通过强化混凝研究了复合混凝剂PAM-GSH-PAFS对水中Mn(Ⅱ)与DOM的去除效果，考察了投加量、反应pH、锰离子浓度和DOM的浓度对复合混凝剂混凝性I能的影响。结果表明：在Mn(Ⅱ)与DOM初始浓

8、度均为10.0mg/L，反应pH为7.0，投加量为300μL/L（以Fe2O3计，5.76mg/L），快搅速度为350rpm，快搅时间为3min，慢搅