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滤料表面活性滤膜对水中锰的吸附特性与机理研究

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【中文关键词】光电子显微镜  滤膜  XPS  
【摘要】结合光电子显微镜对滤膜比表面积及孔道测定结果,对滤膜形貌与物理结构进行了表征;通过X射线光电子能谱(XPS)对Mn2+在滤膜表面的吸附活性位进行了初步研究。
【部分正文预览】

研究表明,长期锰摄入过量,可能导致消化系统与骨骼疾病。锰中毒可导致神经系统缺陷,甚至对神经系统造成永久性损害。我国61%的中小型城市尤其是北方地区中小型城市,多以地下水为饮用水水源。对我国1 817 个地下水水源水质监测结果表明,锰指标超标率高达12.56%,且有进一步加剧的趋势。因此,早在1958 年国内有水厂就已经采用曝气塔曝气、反应沉淀、石英砂过滤3 级除锰处理工艺,滤池在长期运行后,会在石英砂滤料表面自然形成一层滤膜。李圭白等人指出,该滤膜为锰质滤膜,具有接触催化作用[3]。近年来,地下水除铁、除锰方面的研究不断深入,有学者利用人工强化锰质膜形成的方式对滤料进行改性,并对滤料表面锰催化氧化的反应机理进行了分析探讨。

本研究中所涉及的活性滤膜是在中试规模滤柱长期运行的条件下自然形成。在接触氧化除锰的过程中,吸附和催化氧化为2 个重要过程,其中滤膜的吸附性能及吸附位的确定为研究重点之一。因此,对滤膜表面进行了一系列物理、化学性质的表征,并在单因素控制条件下,对滤膜表面Mn2+ 的吸附动力学和等温吸附特性进行了研究。
 
X 射线光电子能谱(XPS)已广泛应用于金属离子吸附机理研究领域,1996 年Michael F Hochella 等利用XPS 研究了方解石水界面吸附Co(II)的机理,1998 年Hesham Abdel-Samad 等利用XPS 研究了针铁矿吸附铅的机理[5-6]。本研究通过XPS 对Mn2+ 在滤膜表面的吸附活性位进行了初步探讨,以期为滤膜形成与Mn2+ 催化氧化机理的研究提供理论依据。
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