基本信息
- 项目名称：
- 铁改性滤料过滤去除渤海近岸海水中有机物研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 以石英砂为载体制备铁砂、硝铁砂、双铁砂三种不同的改性滤料，研究了改性滤料的表面特性和过滤对渤海近岸海水中有机物的去除情况。
- 详细介绍：
- 随着沿海经济的快速发展，近岸海水污染状况不容乐观。渤海是我国唯一内海，近岸海水由于河流的输入、工农业、养殖业以及港口的发展等因素，海水中有机物含量大大增加。常规海水净化工艺对颗粒有机物可有效去除，而对溶解性有机物去除效果不佳，严重影响了净化后的海水水质，制约了海水多方面利用。过滤是净水工艺中控制出水水质的关键工序，滤料是影响过滤的重要因素之一。而普通石英砂滤料比表面积小、孔隙率低、表面荷负电等问题逐渐被国内外一些研究者所重视，提出了改善滤料表面性质的想法。铁类改性滤料可使石英砂滤料比表面积大幅增加，表面电性由负转变为正，提高其对带负电有机物的物理、化学吸附能力和拦截过滤效果。 本实验制备了铁砂、硝铁砂、双铁砂三种改性滤料，通过过滤试验，考察了改性滤料过滤对渤海近岸海水中有机污染物的去除效果，并尝试采用GC-MS（气相色谱-质谱连用分析仪）分析渤海湾表层海水中的主要溶解性有机污染物及其过滤前后的处理效果，为海水过滤工艺技术进步提供理论支持。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 近岸海水中有机物含量大大增加，常规水处理工艺已不能满足去除海水中各类有机污染物的需要，严重影响了海水净化后的出水水质。滤料作为影响过滤的因素之一，合理的将其优化可大大的提高过滤的效果。改性滤料通过改变普通石英砂滤料的表面电性、比表面积等方式，强化了滤料的截除、吸附效果，达到有效去除海水中有机物的目的，扩大了改性滤料的应用范围，也拓宽了海水净化工艺的思路。
科学性、先进性及独特之处
- 改性滤料直接过滤技术用于海水净化去除有机物方面还鲜有报道。改性滤料过滤工艺可以沿用原有水处理构筑物，只改变其中的滤料，具有投资省、操作运行简便等优势，适合我国现在给水处理的现状。并且本作品还通过GC-MS联用分析仪分析了近岸海水中主要溶解性有机物的种类及滤后出水的去除效果，实验结果表明改性滤料过滤对海水中多环芳烃类有机污染物的去除效果最佳，有很强的实用价值。
应用价值和现实意义
- 改性滤料打破了传统滤料的拦截过滤模式，物理、化学吸附能力得到大幅度提升，吸附容量比普通滤料大得多。利用改性滤料过滤海水，增强悬浮物、胶体和溶解态有机污染物的去除效果，这种做法比较适合我国现在给水处理的现状，扩大了改性滤料的应用范围，也拓宽了海水净化工艺的思路，简化了步骤，必将有着广阔的发展前景。
学术论文摘要
- 以石英砂为载体制备铁砂、硝铁砂、双铁砂三种不同的改性滤料，研究了改性滤料的表面特性和过滤对渤海近岸海水中有机物的去除情况。SEM和XRD表面性能分析表明，改性滤料表面沉积了大量铁氧化物，比表面积增加明显。海水过滤实验验证了三种铁改性滤料均对海水有机物有较好的去除效果，其中涂铁砂效果最好，滤后出水CODMn去除率>60%，UV254的去除率>60% ，TOC去除率>90%。通过GC-MS分析认为，铁改性滤料过滤对渤海海水中典型有毒有机物具有良好的去除效果。
获奖情况
- 《水处理技术》杂志审稿阶段
鉴定结果
- 通过2010校级科研立项的结果鉴定
参考文献
- [1] 王修林，李克强，渤海主要化学污染物海洋环境容量[M]，北京：科学出版社，2006：1-5 [2] Wells M.L.，Goldberg E.D.，Occurrence of small colloids in seawater[J]，Nature，1991，353：342~344 [3] 高乃云，李富生，汤浅晶．氧化物涂层砂对天然水中有机物的去除[J]．上海环境科学，2002，21(4)：202—204 [4] 高乃云，严敏，乐林生，饮用水强化处理技术[M]，北京：化学工业出版社，2005：41~42 [5] Chin-Hsing Lai，Chih-Yu Chen，Bai-Luh Wei et al．Cadmium adsorption on goethite-coated sand in the presence of humic acid[J]．Water Research，2002，36：4943—4950 [6] O.S.Thirunavukkarasu，T.Viraraghavan，K.S.Subramanian．Arsenic removal from drinking water using iron oxide-coated sand[J]．Water, Air, and Soil Pollution， 2003，142：95—111 [7] Kpkay P.E.，Nivens E.H.，Milligan T.G.，Low molecular weight and colloidal DOC production during a phytoplankton bloom，Mar. Ecol. Prog. Ser，1993，100：233~244 [8] Afshari A, Gunnarsen L, Clausen PA, et al. Emission of phthalates from PVC and other materials [J] . Indoor Air, 2004, 14: 120-128.
同类课题研究水平概述
- 对于改性滤料的研究，国内外的一些学者进行了许多有益的开拓性的工作，并取得了一系列的成果，使我们对改性滤料的制备机理、吸附机理、反冲洗方法及实际应用等方面有了较深入的认识，并且推动了其在过滤中的应用范围。 邓慧萍等人对四种不同的改性滤料去除水中有机物的效果进行了静态和动态吸附对比实验，研究结果表明：改性滤料对有机物的去除效果始终优于原滤料，涂铁砂和涂铝陶对有机物的去除率达66%。 马军、盛力等人用改性滤料强化过滤处理含藻水，实验结果表明改性滤料对含藻水的直接过滤效果略好于未改性滤料；对混凝沉淀后含藻水的过滤效果明显优于未改性滤料，截留容量远远大于未改性滤料。 美国弗洛里达大学化学工程系Chen Jienan等进行了氢氧化铝涂层砂除废水中细菌，试验结果显示，氢氧化铝有效除菌期可达3～4个月。乌克兰基辅建筑工业大学的一个课题组对改性滤料进行了研究和探讨。结果表明，在除铁、除锰的过程中，使用改性滤料是缩短滤池成熟期并改善滤料成熟前出水水质的有效途径之一。 印度工业学院的Arun Joshi等用硝酸铁涂到石英砂表面，成为氧化铁涂层砂滤料，用以制备低成本的家用除砷装置，以去除水中的三价砷和五价砷。 王萍等人用氯化钠改性沸石吸附水中苯酚进行研究。结果表明：经氯化钠改性后， 在酸性条件下对苯酚有较好的去除效果，可用于微污染含酚水处理，吸附苯酚后的沸石可用碱液再生。还有许多学者研究利用其他载体改性，诸如改性海泡石、改性粉煤灰、改性天然矿物、改性斜发沸石、改性天然淀粉或橡胶等。 但是，改性滤料也有很多的问题需要进行深入的研究。如合适载体的寻求及怎样工业化生产等，只有彻底解决这类问题才能促进其在水处理中被广泛应用，同时这也是具有深远意义的。
