吸附還原復(fù)合功能材料去除飲用水中的高氯酸鹽研究

高氯酸鹽在航天、軍事等領(lǐng)域大量應(yīng)用，已被列入我國(guó)2008年第一批高污染、高環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)品，痕量即可干擾人體甲狀腺正常功能。我國(guó)飲用水源已經(jīng)存在嚴(yán)重高氯酸鹽污染潛在威脅，但我國(guó)尚未開(kāi)展高氯酸鹽去除基礎(chǔ)性研究工作。國(guó)外現(xiàn)有去除技術(shù)普遍存在僅是完成單純分離而再生液仍需后續(xù)處理的缺陷；將高氯酸鹽富集后分解無(wú)毒化則是飲用水中高氯酸鹽去除技術(shù)發(fā)展方向。在前期改性活性炭去除高氯酸鹽技術(shù)研究工作基礎(chǔ)上，本項(xiàng)目以實(shí)現(xiàn)高氯酸鹽徹底去除無(wú)毒化為最終目的，將氫氧化物形態(tài)金屬負(fù)載在改性活性炭上，制備出在常溫、常壓下對(duì)飲用水中高氯酸鹽兼具高效吸附和還原去除性能的復(fù)合功能材料；揭示氫氧化物形態(tài)金屬還原高氯酸鹽特性與機(jī)理；探清復(fù)合功能材料去除水中高氯酸鹽污染規(guī)律，掌握高氯酸鹽在復(fù)合功能材料表面的轉(zhuǎn)化規(guī)律，為水中其它無(wú)機(jī)離子去除提供技術(shù)參考；研究復(fù)合功能材料去除高氯酸鹽工藝特性，為該技術(shù)實(shí)際應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)儲(chǔ)備。

《吸附分離技術(shù)去除水中重金屬》介紹了水中重金屬處理技術(shù)研究進(jìn)展，采用吸附分離技術(shù)開(kāi)展了水中鉛、鎘、鉻和砷等重金屬的去除研究；結(jié)合吸附材料的特性，開(kāi)展了吸附等溫線、吸附熱力學(xué)、吸附動(dòng)力學(xué)等相關(guān)內(nèi)容的研究，并對(duì)不同吸附材料的吸附容量和吸附條件進(jìn)行了對(duì)比。

《吸附分離技術(shù)去除水中重金屬》可供化工、環(huán)保、印染、農(nóng)藥、材料等領(lǐng)域的科研人員和工程技術(shù)人員閱讀，也可供化學(xué)工程、環(huán)境工程、材料科學(xué)等專業(yè)研究生參考。

砂濾后取樣分析，可得高錳酸鉀復(fù)合藥劑對(duì)水中微量有機(jī)物的去除效果，結(jié)果共檢測(cè)出微量有機(jī)物95種。從表4的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)處理具有良好去除水中微量有機(jī)物的作用，在種類(lèi)和含量上的去除率分別達(dá)到44.8%和38.7%。下面對(duì)主要微量有機(jī)物進(jìn)行綜合分析：

原水中種類(lèi)最多的微量有機(jī)物是烷烴類(lèi)有機(jī)物，經(jīng)過(guò)高錳酸鉀復(fù)合藥劑處理后，烷烴種類(lèi)由79種減少到50種，去除率為36.7%，含量下降了28.7%。"para" label-module="para">

原水中存在的苯類(lèi)、硝基苯類(lèi)、多環(huán)芳烴類(lèi)和鹵代烴，在經(jīng)過(guò)高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)處理后在種類(lèi)上去除率分別為69.2%、66.7%、71.4%和87.5%，在含量上的去除率分別達(dá)到了80.5%、80.8%、65.2%和73.4%，原水中存在的1，2-二甲基苯、1-乙基甲基苯和硝基苯都被全部去除?？梢?jiàn)高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)處理對(duì)這些有害物質(zhì)具有很高的去除能力。

原水中醇類(lèi)和酮類(lèi)經(jīng)過(guò)高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)處理后，在種類(lèi)上的去除率分別為40.5%和6.67%，在含量上的去除率分別為51.3%和80.2%。這說(shuō)明高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)處理對(duì)醇類(lèi)和酮類(lèi)有機(jī)物同樣具有很好的去除效果。

原水中共檢出8種雜環(huán)類(lèi)有機(jī)物，高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)處理對(duì)水中這些有機(jī)物在種類(lèi)上的去除率不是很高，只有25.0%，但在含量上卻使其有大幅度地降低，達(dá)到了43.6%。這說(shuō)明高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)處理可以有效去除水中的雜環(huán)類(lèi)有機(jī)物，至于種類(lèi)去除率不高的原因主要是由于原水中此類(lèi)微量有機(jī)物的含量較高，在有限高錳酸鉀復(fù)合藥劑投加量和水中其它微量有機(jī)物共存條件下，對(duì)高錳酸鉀復(fù)合藥劑去除雜環(huán)類(lèi)有機(jī)物存在一定影響。

緩蝕阻垢劑與活性炭聯(lián)用的去除作用

粒狀活性炭后取樣分析，可以得到高錳酸鉀復(fù)合藥劑與粒狀活性炭聯(lián)用的除污染效果，通過(guò)分析共檢測(cè)出22種微量有機(jī)物。表4的統(tǒng)計(jì)結(jié)果說(shuō)明，高錳酸鉀復(fù)合藥劑與粒狀活性炭吸附聯(lián)用對(duì)水中微量有機(jī)物具有優(yōu)良的去除效能，在種類(lèi)和含量上的去除率分別為87.2%和85.7%。下面對(duì)主要微量有機(jī)物去除效果的綜合分析為：

高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)處理對(duì)原水中的烷烴類(lèi)有機(jī)物有一定的去除作用，但是限于烷烴分子的飽和性，使得經(jīng)過(guò)高錳酸鉀復(fù)合藥劑處理后出水中仍然存在一定量的烷烴類(lèi)有機(jī)物。當(dāng)繼續(xù)采用粒狀活性炭吸附進(jìn)行處理，則烷烴類(lèi)有機(jī)物的種類(lèi)減少88.6%，含量也降低84.4%。原因一是由于粒狀活性炭基本上可以看成是一種非極性的吸附劑，對(duì)水中非極性物質(zhì)的吸附能力較強(qiáng)，而水中烷烴類(lèi)有機(jī)物是屬于非極性分子，便于被粒狀活性炭吸附。二是因?yàn)橥闊N類(lèi)有機(jī)物在水中的溶解度很小，而溶解度越小，則越易被粒狀活炭吸附。

經(jīng)過(guò)粒狀活性炭吸附處理，高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)處理后的出水中仍然存在的幾種苯類(lèi)、硝基苯類(lèi)和多環(huán)芳烴類(lèi)有機(jī)物得以全部被去除。這是因?yàn)樯鲜鋈?lèi)微量有機(jī)物在水中的溶解度較小，從而有利于被粒狀活性炭吸附;另一方面這三類(lèi)微量有機(jī)物都帶有苯環(huán)，比較容易被粒狀活性炭吸附。但與單用粒狀活性炭處理時(shí)對(duì)以上三類(lèi)微量有機(jī)物僅約30%的去除率相比，說(shuō)明高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)處理對(duì)提高粒狀活性炭吸附能力起著重要作用。

高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)處理后出水中的醇類(lèi)和酮類(lèi)有機(jī)物在經(jīng)過(guò)粒狀活性炭吸附處理后也被有效地去除，在種類(lèi)上的去除率分別為77.7%和100%，在含量上的去除率分別為90.8%和100%。

在單獨(dú)采用粒狀活性炭吸附處理時(shí)，出水中的雜環(huán)類(lèi)有機(jī)物含量不但沒(méi)有降低，反而有所增加。但當(dāng)先經(jīng)過(guò)高錳酸鉀復(fù)合藥劑預(yù)處理后再采用粒狀活性炭吸附處理就無(wú)此現(xiàn)象，此時(shí)對(duì)雜環(huán)類(lèi)有機(jī)物種類(lèi)和含量的去除率分別為87.5%和84.8%。這可能是由于高錳酸鉀復(fù)合藥劑的預(yù)處理作用導(dǎo)致雜環(huán)類(lèi)有機(jī)物發(fā)生某些結(jié)構(gòu)或性質(zhì)的改變，從而有利于被粒狀活性炭所吸附。

《金屬基層狀復(fù)合功能材料的研制與性能》重點(diǎn)闡述了Ti-Al、Pb-Al、Ti-Cu、Pb-Steel、Al-TiB2等金屬基層狀復(fù)合功能材料的設(shè)計(jì)原理、制備工藝、界面結(jié)構(gòu)，以及界面的力學(xué)、電學(xué)性能，以及應(yīng)用于電化學(xué)領(lǐng)域的極化性能、耐腐蝕性能和模擬電解生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)和節(jié)能機(jī)理分析，內(nèi)容包括：新型金屬基層狀復(fù)合功能材料的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)概述、構(gòu)建金屬基層狀復(fù)合功能材料可行性的理論分析、制備及特性表征方法、顯微組織及界面形成機(jī)理、力學(xué)性能及界面電阻分析、電化學(xué)性能與節(jié)能機(jī)理等。此外，《金屬基層狀復(fù)合功能材料的研制與性能》以電積鋅、電積鎳等為例開(kāi)展了幾種層狀復(fù)合功能材料應(yīng)用于濕法冶金業(yè)中的模擬電解試驗(yàn)，并概述了鈦系DSA功能材料、基體增強(qiáng)型功能材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)。《金屬基層狀復(fù)合功能材料的研制與性能》集著作者所在的學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)多年來(lái)在金屬基層狀復(fù)合材料方面的研究成果，創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)并制備了Ti-Al、Pb-Al、Ti-Cu、Pb-Steel、Al-TiB2、等金屬基層狀復(fù)合功能材料，利用較為簡(jiǎn)便的工藝制備出了幾種集輕質(zhì)、高強(qiáng)、優(yōu)良導(dǎo)電性的功能材料，其中部分材料服役濕法冶金領(lǐng)域的陽(yáng)極材料使用，表現(xiàn)出長(zhǎng)壽命、低電耗、高電流效率等優(yōu)勢(shì)于一體的性能，?！督饘倩鶎訝顝?fù)合功能材料的研制與性能》較系統(tǒng)地闡述多種金屬層狀復(fù)合功能材料界面設(shè)計(jì)基礎(chǔ)理論和制備工藝的專著，作者們?cè)趯?shí)驗(yàn)研究與層狀復(fù)合界面的分析測(cè)試中，借助X射線衍射儀、金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡、高倍率透射電鏡、萬(wàn)能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)、電化學(xué)綜合測(cè)試儀等系統(tǒng)地研究了金屬基層狀復(fù)合功能材料基體的界面成分、力學(xué)特性、導(dǎo)電性、組織結(jié)構(gòu)、電化學(xué)綜合性能，并成功地將該技術(shù)應(yīng)用于濕法冶金、水處理、氯堿等行業(yè)。同時(shí)強(qiáng)調(diào)，金屬基層狀復(fù)合功能材料也是一項(xiàng)發(fā)展中的技術(shù)，它的應(yīng)用范圍將不斷擴(kuò)大，其理論與實(shí)踐也將進(jìn)一步豐富和完善。