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给水管网中典型铝垢对重金属吸附释放特性研究

作　者: 张小妮
导　师: 王晓昌
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 市政工程
关键词: 含铝管垢重金属离子吸附释放给水管网
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

我国的饮水安全问题非常突出,绝大多数给水管网都存在严重的沉积现象。给水管网中的含铝管垢是各种微量金属元素蓄积的重要基质,然而,当管网环境条件发生变化,可能会引起金属元素突发性释放进入水体,造成严重的水质问题。为了研究给水管网环境条件突然改变对含铝管垢吸附重金属的影响,本实验分别模拟了含有氢氧化铝管垢、磷酸铝管垢和硅铝酸盐管垢的管网系统,考察这三种含铝管垢对Cd²⁺、Cu²⁺、Mn²⁺、Ni²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺的表面吸附特性。管网进水pH=7.5条件下,1g含铝管垢表面可吸附Cd²⁺0.4mg、Cu²⁺0.4mg、Mn²⁺0.5mg、Ni²⁺0.65mg、Pb²⁺0.7mg、Zn²⁺0.2mg。当管网进水重金属含量降低时,目标金属离子不会从铝垢上脱稳释放。当进水pH从7.5降到6.5后,管网出水Cu²⁺和Pb²⁺均升高20%,而Cd²⁺、Mn²⁺、Ni²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺不受影响;当进水pH从7.5升高到8.5以后,出水Cu²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺含量均降低20%,而Cd²⁺、Mn²⁺、Ni²⁺不受影响。管网水流速度减慢对三种铝垢吸附六种重金属没有影响;但是流速增大后,出水Cu²⁺和Pb²⁺及硅铝酸盐管垢出水Ni²⁺的含量瞬时分别升高了42%、150%、32%。本研究同时考察了完全混合条件下,氢氧化铝、磷酸铝和硅铝酸盐沉淀对Cd²⁺、Cu²⁺、Mg²⁺、Ni²⁺、Pb²⁺和Zn²⁺的吸附能力。当pH=6.5时,1g含铝沉淀瞬时可吸附Cd²⁺1.8mg、Mn²⁺3.0mg、Ni²⁺1.3mg、Zn²⁺2.7mg、Cu²⁺6.0mg、Pb²⁺5.2mg。当pH=7.5或pH=8.5时,重金属含量在1.0mg/L以内,Cu²⁺、Mn²⁺、Pb²⁺、Zn²⁺被含铝沉淀完全吸附,而未被吸附的Cd²⁺和Ni²⁺离子随着初始浓度的升高而升高。给水管网含铝管垢对重金属有较强吸附能力。流速降低,pH升高及水中重金属含量降低对系统运行不会产生负面影响,相反的情况,则会造成管网出水一些重金属含量的升高。这将对管网出水重金属含量的控制有着重要的指导意义。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-21
  1.1 引言  8
  1.2 管网中铝的来源  8-9
  1.3 含铝沉积物的组成与结构特征  9-14
    1.3.1 氢氧化铝沉淀  11-12
    1.3.2 镁铝酸盐沉淀  12
    1.3.3 硅铝酸盐沉淀  12-13
    1.3.4 磷酸盐沉淀  13-14
  1.4 含铝沉积物对金属离子的蓄积释放作用  14-19
    1.4.1 含铝沉积物对金属离子的蓄积作用  14-16
    1.4.2 金属离子的脱稳释放  16-19
  1.5 研究主要内容和技术路线  19-21
    1.5.1 实验内容  19
    1.5.2 技术路线  19-21
2 实验材料和方法  21-28
  2.1 实验材料  21-22
    2.1.1 实验药品  21
    2.1.2 实验器材  21
    2.1.3 实验仪器  21-22
  2.2 实验方法  22-28
    2.2.1 模拟管网的搭建  22-23
    2.2.2 模拟管网管垢的培养  23-24
    2.2.3 模拟管网的运行  24
    2.2.4 含铝沉淀吸附重金属的研究方法  24-26
    2.2.5 样品的采集和处理  26-28
3 典型含铝管垢对重金属离子的吸附特性研究  28-46
  3.1 镉在典型铝垢中的吸附特性  28-31
  3.2 铜在典型铝垢中的吸附特性  31-34
  3.3 锰在典型铝垢中的吸附特性  34-36
  3.4 镍在典型铝垢中的吸附特性  36-39
  3.5 铅在典型铝垢中的吸附特性  39-42
  3.6 锌在典型铝垢中的吸附特性  42-44
  3.7 本章小结  44-46
4 典型含铝沉淀对重金属静态吸附规律研究  46-56
  4.1 无定形氢氧化铝对重金属的吸附  46-49
  4.2 磷酸铝对重金属的吸附  49-51
  4.3 硅铝酸盐对重金属的吸附  51-54
  4.4 温度对铝垢吸附重金属的影响  54
  4.5 重金属浓度对吸附过程的影响  54-55
  4.6 本章小结  55-56
5 典型铝垢与重金属作用途径浅析  56-67
  5.1 无定形氢氧化铝与重金属的作用特征  56-59
  5.2 磷酸铝与重金属的作用特征  59-63
  5.3 硅铝酸盐与重金属的作用特征  63-66
  5.4 本章小结  66-67
6 结论  67-69
致谢  69-70
参考文献  70-75
附录攻读硕士期间发表的论文  75-76
附表  76-78

给水管网中典型铝垢对重金属吸附释放特性研究

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