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《贵州师范大学》 2017年
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多羟基结构态亚铁处理水体中亚硒酸盐的作用机制研究

付茂  
【摘要】:随着工业化的发展,水体中重金属污染情况日趋严重。硒作为一种类金属,物理性质比较特殊,溶液中以亚硒酸和硒酸形态(Se(Ⅳ)和Se(VI)存在,其中Se(Ⅳ)的毒性更高),极易溶于水不受溶解度控制。由于液态硒迁移性极强,利用多孔性物质处理含硒废水效果甚微,而把高价硒还原为低价态(0、–I、–II)时,易形成固体沉淀。因此对高价态的硒进行还原阻滞是去除硒的一个重要方式。本文采用沉淀法制备多羟基结构态亚铁化合物(Ferrous Hydroxy Complex,FHC),利用FHC优良的反应活性对含亚硒酸盐工业废水进行了探索性研究。本文从以下几个方面进行了系统研究:1)详细探讨了亚铁投加量、体系初始pH、不同[Fe(II)]/[OH~-]比、体系(DO)的影响。实验结果发现FHC除Se(Ⅳ)pH可利用范围大;不同[Fe(II)]/[OH~-]比影响其除Se(Ⅳ)性能,其中FHC(1:1)和FHC(1:2)的除Se(Ⅳ)效果较好,而FHC(1:3)和FHC(1:4)的除Se(Ⅳ)效果较差,FHC(2:1)除Se(Ⅳ)效果适中;溶解氧的存在明显降低Se(Ⅳ)的去除效果。实验过程中进行了FHC除Se(Ⅳ)动力学、热力学研究并模拟合出FHC除Se(Ⅳ)的相应模型。2)对FHC与Se(Ⅳ)反应后产物进行了分析研究,SEM扫描结果表明FHC(1:1)和FHC(1:2)具有较大的比表面积,活性高,反应后有团聚现象。XRD结果得到FHC(1:2)与Se(Ⅳ)反应后产物为Fe2O3(PDF:25-1402),FHC(1:4)与Se(Ⅳ)反应后产物为FeOOH(PDF:13-0087)。研究共存离子对FHC结构和反应活性的影响时发现几种金属离子对FHC除Se(Ⅳ)过程产生促进作用,促进程度依次为Ag~+Cu~(2+)Mn~(2+);共存阴离子(H2PO_4~-,HCO_3~-,NO_2~-,Si O_3~(2-))实验发现其对FHC除Se(Ⅳ)过程有抑制作用,抑制程度依次为H2PO_4~-SiO_3~(2-)HCO_3~-;当共存NO_2~-离子为0.2mol/L时,去除率仅为30%。3)运用XPS手段考察分析了不同铁羟基比下的Se_(3d)谱图,FHC(2:1)除Se(Ⅳ)机理主要是以静电吸附方式为主;FHC(1:4)除Se(Ⅳ)机理主要是以还原阻滞方式为主;FHC(1:1)除Se(Ⅳ)机理综合了静电吸附和还原阻滞两种方式。采用连续浸提法对不同铁羟基比下的除Se(Ⅳ)产物形态进行了分析比较,得出结论为:FHC(1:1)的去除效果强于FHC(2:1)和FHC(1:4),反应后硒主要成分为元素硒,其中FHC(1:1)还原Se(Ⅳ)产物中元素硒占比为77%。另外也运用连续浸提法对Cu~(2+)/FHC、Ag~+/FHC、NO_2~-/FHC除Se(Ⅳ)后硒的形态进行了分析,其中元素硒、硒化物结合态为主要成分,部分产物含有少量可交换态硒,这表明还原阻滞Se迁移是硒去除的一个重要路径。实验结果表明,FHC除Se(Ⅳ)具有操作简单、高效、实用性强等特点。因此,FHC处理技术对含硒废水进行处理,是含硒废水处理未来发展的一个重要方向。
【学位授予单位】:贵州师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:X52;X703

【参考文献】
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