研究
数量:16 (1)DOI: 10.37532 / 0974 - 7451.2020.16 (1) .105

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综合方法去除铁、砷和锰使用锰从水湿砂和其他吸附剂

*通信:

Ananta Saikia
国防研究实验室
印度阿萨姆邦的Tezpur
电话:9435485784
电子邮件: (电子邮件保护)

文摘

一个有效的系统设计和开发研究的一些重金属如铁(II)、(3)和从水中锰(II)考虑竞争离子的影响。从水中去除污染物的综合方法成功地证明了滤过率300¹。沙子是涂有硫酸亚铁和作为主要吸附剂。批处理吸附器设计与含有石灰岩的不同的隔间,铁馅料、覆膜砂,锰砂粒状活性炭过滤媒体和去除效率的铁、砷和锰是监控。除铁系统显示,(2),(3)和锰(II) 0.3球型投手¹10μgL¹和0.03球型¹分别从最初上升水有30球型投手¹(铁),1400μgL¹(砷),5球型投手¹(锰),pH值6.8 ~ 8.2的范围。发现从水中去除重金属不显着地影响竞争离子的存在。

关键字

水;健康;删除;资源;环境

介绍

水是至关重要的组件不仅在维持生活经济增长任何国家。印度是一个国家有高潜力和丰富的水资源。人口爆炸、经济进步、贫穷管理和水源污染的主要原因水的稀缺性有质量保证的。安全饮用水的供应数量充足的所有社区立即对人类社会的需要。对人类的一大威胁健康印度的穷人饮用水质量。铁、锰、砷的列表的顶部新兴威胁国内消费用水的质量。

在印度,北东部各州恰尔肯德邦,西孟加拉邦、比哈尔邦,中央邦,北方邦等严重影响地下水受砷污染和铁(1]。

砷是无处不在的地壳和海洋页岩材料最高,岩浆硫化物,铁矿石,砷是毒砂(FeAsS),雄黄(屁股),和三硫化二砷(如₂年代₃)[2,3]。在世界各地,砷是创造潜在的严重环境问题对人类和其他生物。砷地下水供应系统中发现相关问题,是由自然过程引起的矿物风化和溶蚀等(4]。人类活动,如采矿废物、石油精炼、污水污泥,农用化学品,陶瓷制造业,粉煤灰还负责砷污染(5- - - - - -8]。数以百万计的人在西孟加拉邦、孟加拉国和印度东北部地区的饮用水受到包含100μgL退出井¹-500年μgL¹砷污染地下水(9]。由于砷和癌症流行病学证据表明,安全限制从50μgL饮用水中的砷含量降低¹10μgL¹1993年世卫组织(10]。

砷的各种氧化态砷3 0,+ 3,+ 5 + 3 + 5是非常普遍的。它可以很容易地改变其化合价和化学形式的环境(11]。目前很多方法如吸附、离子交换、反渗透、纳滤、凝固(共同沉淀)、膜蒸馏、生物方法,光催化氧化正越来越多地用于砷的去除水体(12- - - - - -14]。吸附在铁氧化物涂层砂方法的新兴技术之一的除砷(15,16]。而作为(V)在氧化条件下更稳定,但随着(III)在还原条件下是稳定的17]。文献称,(III)最好删除pH值7.5 [18]。

地下水可能含有二价铁浓度是几毫克每升不变色或水中的浊度。饮用水中的高铁含量是一个重要的问题在印度东北部地区的大部分地区19,20.]。一旦在表面,随着时间的推移的铁将解决方案给予水一个不受欢迎的红褐色。此外,铁的存在使水味道形容为金属,涩或药用。铁也会引起其他审美问题,如洗衣、墙壁和管子附件球型0.1水平以上¹。治疗要求移除从水中溶解的铁是众所周知的事情。

经常在水中锰的存在被忽略的人物与铁的相似性。锰还暗相表象和健康危害。锰是常见的两种形式例如锰^{2 +}溶于水(无色的水)和Mn吗^{4 +}不溶于水(MnO₂)(导致水浊度)。锰通常是发现在地下水锰^{2 +}而在表面变得MnO_2。长期接触锰超标会导致各种各样的精神和运动障碍,甚至影响铜和铁代谢体内(21,22]。各种技术采用了锰和铁的去除被污染的水(23- - - - - -26]。

鉴于上述情况,这是非常重要的,以确保去除铁、和Mn水之前是提供对人类消费和国内使用。在当前场景中各种系统可用于个人从水中离子的去除,但除集成系统的要求等离子铁、作为和Mn引起滤过率更高。

在目前的研究中,个人以及除铁集成,并从受污染的水进行了Mn与竞争离子的影响的研究使用各种媒体过滤滤过率300¹

实验

材料和方法

一个股票解决1000μgmL¹砷是从准备的₂O₃使用双重蒸馏水。一个股票解决1000μgmL-1铁是从FeSO准备的₄•7 h₂O使用双重蒸馏水。的股票解决1000μgmL¹从MnSO锰制备₄•H₂O使用双重蒸馏水。其他试剂均为分析纯(默克公司、印度),使用前未经纯化。石灰石从Mawlong矿业网站获得,印度梅加拉亚邦。石灰石显示CaCO的存在₃和硅的痕迹。所示的元素的重量百分比表1。

表1:重量百分比的元素出现在石灰岩。

铁和锰估计通过火焰原子吸收光谱法(LabIndia AA 7000)根据标准方法(27]。氢化砷测定的帮助下代系统在同一仪器。

制备氧化铁涂敷砂:氧化铁覆膜砂制备使用其他地方描述一个过程类似于(15,16]。洗净晾干河沙混合几何平均直径0.8毫米的年级10%的硫酸亚铁溶液的pH值。混合物干在烤箱在110°C 14个小时。覆膜砂是用蒸馏水洗净,直到径流是清楚的。然后混合干在105°C和存储在了瓶子。

锰砂:锰绿砂是一种沸石矿物称为海绿石,处理硫化物或硫酸锰,锰和高锰酸钾交替步骤产生一个黑色的二氧化锰沉淀颗粒。用作过滤介质,操作快速砂滤除了它一样也可以后再生能力下降。锰砂是一个独特的媒介使用与氧化过滤系统,沉淀,去除铁和锰。

锰绿砂提供了优于其他铁和锰去除媒体:(a)它有一个最佳的晶粒尺寸和形状保持氧化沉淀产品的铁和锰,(b)所有颗粒都有相同的有限的均匀涂层,它是坚定的,(c)它无与伦比的氧化还原缓冲能力,并且可以容忍的轻微或减食不断美联储氧化剂(d)锰氧化物涂层不移除在反洗或在节水,但更多的体力,空气/水清洗和(e)锰绿砂并不是一个专有的任何设备制造商的媒介。

实验

原始的水就被掺入了不同浓度的铁、砷和锰。这水已经通过三室包含不同过滤媒体所示图1。的简单表示过程示意图所示图2所示。

过滤后的水收集在过去室,然后分析了铁的存在,和锰。粒子的大小和床体积过滤介质用于室所示表2。实验进行了使用各种上升水含有个人以及铁的混合物,和锰离子。

表2:颗粒大小(20公斤的铁填充)和床体积的过滤介质中使用的列。

曝气的一个主要步骤参与实验过程,(a)主要用于提供氧气的大气铁和锰的氧化和解放H₂年代和有限公司₂从水,(b)释放味道和气味产生物质如H₂年代或一些藻类生长所释放的挥发性物质和有机质的分解,本身的(c)来提高水的味道。水没有溶解的空气/氧气味平,取而代之的是对曝气水的新鲜味道。

各种类型的限正在使用viz.喷雾限,瀑布限,级联中控室内,空气扩散限等。300年的滤过率¹被发现是最佳选择的金属离子的去除。滤过率小于300¹不影响显著的去除能力,而增加350 Lhr吗¹也对去除效率的影响不大,但流量超过400 Lhr¹很大程度上影响了除取决于污染物的浓度。这可能是由于减少污染物的接触时间和吸附剂的过程。LD乐动体育官网

结果

集成的方法是应用于批量吸附器系统保持视图同时涉及的步骤的化学铁、砷和锰。

化学除铁

•铁离子的氧化增加水的pH值

•二价铁(Fe^{2 +})氧化为三价铁(Fe^{3 +})

4铁^{2 +}(aq) + O²(g) + 4 h⁺(aq)→4铁^{3 +}(aq) + 2 h₂O(左)

•如果pH值大于~ 3.6,三价铁将hydrolize形成氢氧化铁

菲^{3 +}(aq) + 3 h₂O (l)→Fe(哦)₃(s) + 3 h⁺(aq)

除铁,除砷的化学

•氧化二价铁(Fe^{2 +}三价铁(Fe)^{3 +})

•进一步吸附在铁(哦)₃沉淀

•进一步反应

α-FeOOH + H₂麻生太郎⁻+ 3 h +→FeH₂麻生太郎₄+ 2 h₂O

α-FeOOH + H₃麻生太郎₃+ 2 h⁺→FeH₂麻生太郎₃+ 2 h₂O

•pH值需要约7.3

•在富氧环境中有氧条件下持续下去,砷酸作为(V)是普遍存在和单价(H₂麻生太郎₄⁻)或二价(HAsO₄²⁻)离子,而亚砷酸(如(3))的存在作为一个无电荷的分子(H₃麻生太郎₃)和阴离子(H₂麻生太郎^₃−)物种在适度减少环境缺氧条件下持续下去

•与铁、锰去除的理化方法可以由锰的氧化^{2 +}对锰^{4 +}为二氧化锰沉淀(MnO₂)。然后沉淀分离水的湿砂过滤

•对除锰,二氧化锰(MnO₂)是用作吸附剂按照下列反应

•锰+ MnO₂(年代)→2 mno (s)

去除砷

砷的去除进行了研究使用颗粒活性炭和铁敷氧化物砂过滤系统流量为300¹图3。发现切除比例达到99.99%与给水1400μgL¹。实验是由使用石灰石在第一室的过滤装置,没有像FeSO铁的盐₄和柠檬水(pH值范围6.8到8.2)。去除百分比的增加可能是由于使用的氧化铁涂敷砂与砷发生强相互作用。

除锰

研究锰的去除进行了使用湿砂在300流明时¹滤过率。最初的浓缩的。锰是不同的从1到6的球型投手¹并观察到批处理吸附器系统是有效减少至多99.99%留下微量的锰过滤水(图4)。锰的去除比例较高是由于应用程序实现的湿砂作为媒介。

除铁

铁的去除进行了研究在滤过率为300¹。从实验研究,观察到的铁可以实现从最初的浓缩的98.0%。50球型¹小于1球型投手¹(图5)。同时,它与初始显示删除0.3 ppm浓缩的。30的球型¹。过滤系统过滤的水可以用于饮酒目的中的铁是可取的限制(人/构成)。

综合去除铁、砷和锰

不同浓度的铁和锰在给水和通过批量吸附器的去除效率单元300¹滤过率。给水含铁的混合物,和锰离子在不同浓度对去除效率进行了测试和观察,理想的极限内的所有过滤水的污染物(WHO /构成)。铁被撤50球型投手¹小于1球型投手¹在锰的存在和砷(图6)。观察最高99%的除砷从最初的1600μgL砷的浓度¹在其他离子锰和铁(图7)。这一趋势也跟着去除铁和锰的砷(图8)

竞争离子的影响

被污染的饮用水可能包含其他几种常见阴离子,即,哦^{- - - - - -,}所以₄^{2 -}和阿宝₄^{3 -}可与砷吸附过程,因此竞争阴离子的吸附进行了研究在不同初始浓度的这些离子即。,0.2,0.5,1.0和1.5毫米保持最初的砷浓度的600μgL吗¹1000μgL¹和1400年μgL¹在25°C。图9显示了砷的去除能力的效率水净化系统的其他阴离子竞争。随着这些阴离子的浓度的增加,从水中砷的去除是降低了。这可能是由于他们的网站之间的竞争吸附剂表面,进而决定了浓度、电荷和离子的大小。竞争离子像磷酸盐离子的存在对砷吸附有明显的影响,涂层砂氢氧根和硫酸盐离子分别紧随其后(28]。除砷的比例大幅降低0.5毫米后的竞争离子浓度和随后的趋势是在所有情况下。竞争离子的浓度在这项研究可能远高于中遇到地下水。因此,涂层砂能够从水中去除砷在广泛的pH值在所有干扰离子的存在高浓度的磷酸盐离子除外。

等外国离子钙^{2 +},Na⁺,哦^{- - - - - -}竞争阳离子离子被用作研究铁的吸附和manganeseseparately覆膜砂,因为他们发现在高浓度的地下水29日,30.]。获得的数据中图10和图11对菲^{3 +}和锰^{2 +}分别。一般来说,它是观察到Ca的存在^{2 +}和钠⁺竞争阳离子减少铁的吸附阳离子^{3 +}和锰^{2 +}覆膜砂。但在氢氧离子的存在,铁的吸附^{3 +}和锰^{2 +}是增加了。这可能是由于分别形成氢氧化铁和氢氧化锰。菲的吸附^{3 +}离子是通过增加竞争离子的浓度下降,这表明Ca^{2 +}和钠⁺阳离子对菲的吸附竞争效应^{3 +}由实验材料(31日]。图11说明了锰的吸收百分比^{2 +}离子与增加钙的浓度急剧降低^{2 +}和钠⁺阳离子的离子竞争。它可以归因于这样一个事实:两个阳离子比铁和锰离子更活跃,可能他们几乎相似的离子半径(Ca^{2 +}= 0.990,Mn^{2 +}= 0.80,铁^{3 +}= 0.660,Na⁺= 0.90)(32]。

讨论和结论

随着铁和锰的去除可以实现即使没有铁的加入盐和石灰水。集成的去除方法可以实现理想的限制,涉及同步步骤保持视图的互惠化学金属移除。除了实验,实际设备可以操作使用简单的便携式水材料。竞争对砷去除磷酸离子等有重要影响氢氧化和硫酸盐离子分别紧随其后。铁的去除大幅减少钠的存在⁺和Ca^{2 +}离子。这一趋势是高度Mn紧随其后^{2 +}也。但在存在的铁的氢氧离子去除^{2 +}和锰^{2 +}增加显着地,因为形成相应的氢氧化反过来会沉积在吸附剂。批处理吸收系统从而有效清除,锰和铁分别以及完全竞争离子的存在。

确认

作者感谢DRDO总部,新德里提供必要的金融支持开展研究工作。

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