砷是有毒元素,我國《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB5749-2006》規(guī)定飲用水中總砷的濃度不得超過10μg/L。部分地區(qū)自然水體中砷元素含量較高,嚴(yán)重威脅人體健康。高鐵酸鉀氧化吸附對水體砷污染具有較好的控制效果,但高鐵酸鉀生產(chǎn)成本高,不易存儲運輸,研究可降低高鐵酸鉀用量的同時提高砷去除率的方法具有重要意義。砷在水中具有三價As（Ⅲ）和五價As（Ⅴ）兩個價態(tài),其中As（Ⅲ）比As（Ⅴ）的毒性和流動性更強,危害更大。本研究選取As（Ⅲ）為研究對象,利用少量生物炭（biochar）強化高鐵酸鉀對As（Ⅲ）的去除,通過對比高鐵酸鉀單獨去除As（Ⅲ）與生物炭單獨去除As（Ⅲ）的去除率,證明了生物炭強化高鐵酸鉀去除As（Ⅲ）具有優(yōu)異的效果,去除率從57%提高到90%,增加了33%。通過掃描電鏡（SEM）、能量色散X射線光譜（EDS）、X射線光電子能譜分析（XPS）、傅里葉紅外光譜（FTIR）對反應(yīng)產(chǎn)物進行了表征分析,探究生物炭強化高鐵酸鉀去除As（Ⅲ）的機理。反應(yīng)后樣品中C元素含量從82.6%降低到65.7%,O元素含量從17.4%提高到33.4%。XPS分析顯示強化反應(yīng)后,生物炭中C=C、C-C、C-... 

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 砷的存在及污染
        1.2.1 自然界中砷的分布
        1.2.2 砷的性質(zhì)和用途
        1.2.3 砷的毒害和砷污染
    1.3 砷的去除方法
        1.3.1 混凝-絮凝法
        1.3.2 吸附法
        1.3.3 離子交換法
        1.3.4 膜過濾法
        1.3.5 微生物法
    1.4 高鐵酸鉀在水處理中的研究進展
        1.4.1 高鐵酸鉀的物理化學(xué)性質(zhì)
        1.4.2 高鐵酸鉀在水處理中的應(yīng)用
    1.5 碳材料在水處理中的研究與應(yīng)用
        1.5.1 活性炭
        1.5.2 碳納米管
        1.5.3 石墨烯
        1.5.4 生物炭
    1.6 課題研究的目的、意義及主要內(nèi)容
        1.6.1 課題研究的目的和意義
        1.6.2 課題研究的主要內(nèi)容
        1.6.3 技術(shù)路線
第2章 實驗材料與方法
    2.1 實驗試劑與儀器
        2.1.1 實驗試劑及配置
        2.1.2 實驗儀器
    2.2 實驗設(shè)計
        2.2.1 高鐵酸鉀去除As(Ⅲ)的效果實驗
        2.2.2 生物炭吸附去除As(Ⅲ)的效果實驗
        2.2.3 生物炭強化高鐵酸鉀去除As(Ⅲ)的效果實驗
        2.2.4 生物炭強化高鐵酸鉀去除As(Ⅲ)的水質(zhì)背景因素影響實驗
    2.3 樣品的分析檢測方法
        2.3.1 高鐵酸鉀的濃度測定
        2.3.2 砷的濃度測定
        2.3.3 掃描電鏡-能量色散X射線光譜
        2.3.4 X射線光電子能譜
        2.3.5 傅里葉紅外光譜
第3章 生物炭強化高鐵酸鉀去除As(Ⅲ)效能研究
    3.1 高鐵酸鉀去除As(Ⅲ)的效果實驗
        3.1.1 高鐵酸鉀投量對去除As(Ⅲ)的影響
        3.1.2 高鐵酸鉀去除As(Ⅲ)的機理
    3.2 生物炭強化高鐵酸鉀去除As(Ⅲ)的效果實驗
        3.2.1 不同類型生物炭選取
        3.2.2 生物炭吸附As(Ⅲ)的效果
        3.2.3 生物炭濃度對強化體系的影響
        3.2.4 生物炭強化高鐵酸鉀去除As(Ⅲ)的效果
    3.3 本章小結(jié)
第4章 生物炭強化高鐵酸鉀去除As(Ⅲ)機理研究
    4.1 反應(yīng)前后生物炭表面形態(tài)元素分析
        4.1.1 生物炭表面形態(tài)分析
        4.1.2 生物炭元素分析
    4.2 反應(yīng)前后生物炭表面價鍵分析
        4.2.1 生物炭表面元素全譜圖分析
        4.2.2 生物炭表面鐵元素分析
        4.2.3 生物炭表面碳元素分析
        4.2.4 生物炭表面氧元素分析
        4.2.5 生物炭表面砷元素分析
    4.3 反應(yīng)前后生物炭表面官能團分析
        4.3.1 反應(yīng)前生物炭表面官能團譜圖分析
        4.3.2 反應(yīng)后生物炭表面官能團譜圖分析
    4.4 生物炭強化高鐵酸鉀去除As(Ⅲ)的機理
    4.5 本章小結(jié)
第5章 不同方法去除砷效果比較及水質(zhì)背景的影響
    5.1 氧化吸附去除As(Ⅲ)的效能
    5.2 基于碳材料吸附去除As(Ⅲ)的效能
    5.3 膜技術(shù)去除As(Ⅲ)的效能
    5.4 含鐵、錳、鋁氧化物去除As(Ⅲ)的效能
    5.5 溶液pH對強化去除As(Ⅲ)的影響
    5.6 典型陰陽離子及腐殖酸對強化去除 As(Ⅲ)的影響
        5.6.1 典型陰陽離子對強化體系的影響
        5.6.2 其他影響離子對強化體系的影響
        5.6.3 腐殖酸對強化體系的影響
    5.7 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]城市水資源污染治理與保護[J]. 姚順.  科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2020(04)
[2]活性炭在飲用水處理中的應(yīng)用探討[J]. 魏偉.  化工管理. 2019(04)
[3]氧氣對零價鐵去除三價砷過程的影響及其機制[J]. 楊鴻藝,秦荷杰,關(guān)小紅.  水資源保護. 2017(05)
[4]砷污染水體的微生物處理機理及應(yīng)用研究進展[J]. 蔣敏敏,張學(xué)洪,張歡,韓亞梅,李海翔.  工業(yè)安全與環(huán)保. 2016(12)
[5]Application potential of carbon nanotubes in water treatment:A review[J]. Xitong Liu,Mengshu Wang,Shujuan Zhang,Bingcai Pan.  Journal of Environmental Sciences. 2013(07)
[6]金屬離子在碳納米管上的吸附及其對環(huán)境毒理學(xué)的影響[J]. 張瑜,諸穎,李晴暖,陳文,韓博,李文新,黃慶.  核技術(shù). 2011(09)
[7]環(huán)境中砷的來源及影響[J]. 趙維梅.  科技資訊. 2010(08)
[8]含砷飲用水處理技術(shù)綜述[J]. 陳雪梅,胡鋒平.  江西化工. 2009(04)
[9]改性活性炭除亞砷酸鹽的性能研究[J]. 劉振中,鄧慧萍,詹健,王曉玭.  環(huán)境科學(xué). 2009(03)
[10]高鐵酸三鉀鈉的合成及其物理化學(xué)性質(zhì)研究[J]. 何偉春,王建明,周利,陳權(quán)啟,沈報春,張鑒清.  化學(xué)學(xué)報. 2007(20)

博士論文
[1]納米水氯鐵鎂石高效除砷機理及其在高砷水處理中的應(yīng)用[D]. 曹耀武.中國地質(zhì)大學(xué) 2018
[2]鐵氧化菌的耐砷性能及除砷特征[D]. 劉瓊.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 2012

碩士論文
[1]氮摻雜碳納米管及氧化石墨烯薄膜的制備及其性能研究[D]. 白小花.廣西師范大學(xué) 2019
[2]二價錳強化高鐵酸鉀去除水體中鉈（Ⅰ）的研究[D]. 李艷婷.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[3]插層—剝離法改性高嶺土對高溫下鈉的吸附捕集機理研究[D]. 付禹.華中科技大學(xué) 2016
[4]Fe3O4-MnO2納米材料吸附除砷（Ⅲ）及磁性分離方法研究[D]. 付小琳.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[5]二氮雜萘聯(lián)苯聚芳醚砜酮超濾膜的制備與除砷性能研究[D]. 紀(jì)靜雯.北京林業(yè)大學(xué) 2015
[6]用于濕式氧化的新型碳材料催化劑的制備和性能研究[D]. 孫雨.華北電力大學(xué) 2014



本文編號：3734018