吸附還原復合功能材料去除飲用水中的高氯酸鹽研究中文摘要

高氯酸鹽在航天、軍事等領域大量應用，已被列入我國2008年第一批高污染、高環(huán)境風險產(chǎn)品，痕量即可干擾人體甲狀腺正常功能。我國飲用水源已經(jīng)存在嚴重高氯酸鹽污染潛在威脅，但我國尚未開展高氯酸鹽去除基礎性研究工作。國外現(xiàn)有去除技術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毒化則是飲用水中高氯酸鹽去除技術發(fā)展方向。在前期改性活性炭去除高氯酸鹽技術研究工作基礎上，本項目以實現(xiàn)高氯酸鹽徹底去除無毒化為最終目的，將氫氧化物形態(tài)金屬負載在改性活性炭上，制備出在常溫、常壓下對飲用水中高氯酸鹽兼具高效吸附和還原去除性能的復合功能材料；揭示氫氧化物形態(tài)金屬還原高氯酸鹽特性與機理；探清復合功能材料去除水中高氯酸鹽污染規(guī)律，掌握高氯酸鹽在復合功能材料表面的轉化規(guī)律，為水中其它無機離子去除提供技術參考；研究復合功能材料去除高氯酸鹽工藝特性，為該技術實際應用提供理論依據(jù)和技術儲備。

《吸附分離技術去除水中重金屬》介紹了水中重金屬處理技術研究進展，采用吸附分離技術開展了水中鉛、鎘、鉻和砷等重金屬的去除研究；結合吸附材料的特性，開展了吸附等溫線、吸附熱力學、吸附動力學等相關內(nèi)容的研究，并對不同吸附材料的吸附容量和吸附條件進行了對比。

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

砂濾后取樣分析，可得高錳酸鉀復合藥劑對水中微量有機物的去除效果，結果共檢測出微量有機物95種。從表4的統(tǒng)計結果可以看出，高錳酸鉀復合藥劑預處理具有良好去除水中微量有機物的作用，在種類和含量上的去除率分別達到44.8%和38.7%。下面對主要微量有機物進行綜合分析：

原水中種類最多的微量有機物是烷烴類有機物，經(jīng)過高錳酸鉀復合藥劑處理后，烷烴種類由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、硝基苯類、多環(huán)芳烴類和鹵代烴，在經(jīng)過高錳酸鉀復合藥劑預處理后在種類上去除率分別為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。可見高錳酸鉀復合藥劑預處理對這些有害物質具有很高的去除能力。

原水中醇類和酮類經(jīng)過高錳酸鉀復合藥劑預處理后，在種類上的去除率分別為40.5%和6.67%，在含量上的去除率分別為51.3%和80.2%。這說明高錳酸鉀復合藥劑預處理對醇類和酮類有機物同樣具有很好的去除效果。

原水中共檢出8種雜環(huán)類有機物，高錳酸鉀復合藥劑預處理對水中這些有機物在種類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，達到了43.6%。這說明高錳酸鉀復合藥劑預處理可以有效去除水中的雜環(huán)類有機物，至于種類去除率不高的原因主要是由于原水中此類微量有機物的含量較高，在有限高錳酸鉀復合藥劑投加量和水中其它微量有機物共存條件下，對高錳酸鉀復合藥劑去除雜環(huán)類有機物存在一定影響。

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合藥劑與粒狀活性炭聯(lián)用的除污染效果，通過分析共檢測出22種微量有機物。表4的統(tǒng)計結果說明，高錳酸鉀復合藥劑與粒狀活性炭吸附聯(lián)用對水中微量有機物具有優(yōu)良的去除效能，在種類和含量上的去除率分別為87.2%和85.7%。下面對主要微量有機物去除效果的綜合分析為：

高錳酸鉀復合藥劑預處理對原水中的烷烴類有機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)過高錳酸鉀復合藥劑處理后出水中仍然存在一定量的烷烴類有機物。當繼續(xù)采用粒狀活性炭吸附進行處理，則烷烴類有機物的種類減少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，對水中非極性物質的吸附能力較強，而水中烷烴類有機物是屬于非極性分子，便于被粒狀活性炭吸附。二是因為烷烴類有機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)過粒狀活性炭吸附處理，高錳酸鉀復合藥劑預處理后的出水中仍然存在的幾種苯類、硝基苯類和多環(huán)芳烴類有機物得以全部被去除。這是因為上述三類微量有機物在水中的溶解度較小，從而有利于被粒狀活性炭吸附;另一方面這三類微量有機物都帶有苯環(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對以上三類微量有機物僅約30%的去除率相比，說明高錳酸鉀復合藥劑預處理對提高粒狀活性炭吸附能力起著重要作用。

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

在單獨采用粒狀活性炭吸附處理時，出水中的雜環(huán)類有機物含量不但沒有降低，反而有所增加。但當先經(jīng)過高錳酸鉀復合藥劑預處理后再采用粒狀活性炭吸附處理就無此現(xiàn)象，此時對雜環(huán)類有機物種類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合藥劑的預處理作用導致雜環(huán)類有機物發(fā)生某些結構或性質的改變，從而有利于被粒狀活性炭所吸附。

《金屬基層狀復合功能材料的研制與性能》重點闡述了Ti-Al、Pb-Al、Ti-Cu、Pb-Steel、Al-TiB2等金屬基層狀復合功能材料的設計原理、制備工藝、界面結構，以及界面的力學、電學性能，以及應用于電化學領域的極化性能、耐腐蝕性能和模擬電解生產(chǎn)實驗和節(jié)能機理分析，內(nèi)容包括：新型金屬基層狀復合功能材料的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢概述、構建金屬基層狀復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理、力學性能及界面電阻分析、電化學性能與節(jié)能機理等。此外，《金屬基層狀復合功能材料的研制與性能》以電積鋅、電積鎳等為例開展了幾種層狀復合功能材料應用于濕法冶金業(yè)中的模擬電解試驗，并概述了鈦系DSA功能材料、基體增強型功能材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢?！督饘倩鶎訝顝秃瞎δ懿牧系难兄婆c性能》集著作者所在的學術團隊多年來在金屬基層狀復合材料方面的研究成果，創(chuàng)新性地設計并制備了Ti-Al、Pb-Al、Ti-Cu、Pb-Steel、Al-TiB2、等金屬基層狀復合功能材料，利用較為簡便的工藝制備出了幾種集輕質、高強、優(yōu)良導電性的功能材料，其中部分材料服役濕法冶金領域的陽極材料使用，表現(xiàn)出長壽命、低電耗、高電流效率等優(yōu)勢于一體的性能，?！督饘倩鶎訝顝秃瞎δ懿牧系难兄婆c性能》較系統(tǒng)地闡述多種金屬層狀復合功能材料界面設計基礎理論和制備工藝的專著，作者們在實驗研究與層狀復合界面的分析測試中，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、萬能力學試驗機、電化學綜合測試儀等系統(tǒng)地研究了金屬基層狀復合功能材料基體的界面成分、力學特性、導電性、組織結構、電化學綜合性能，并成功地將該技術應用于濕法冶金、水處理、氯堿等行業(yè)。同時強調(diào)，金屬基層狀復合功能材料也是一項發(fā)展中的技術，它的應用范圍將不斷擴大，其理論與實踐也將進一步豐富和完善。