摘要：为了初步研究水合二氧化锰对实际水源水中有机污染物的去除效果，本实验通过实验室混凝实验，以CODCr，浊度为指标，研究了高锰酸钾还原法制备的水合二氧化锰对实际水源水中有机污染物的去除效果。结果表明：当水合二氧化锰投加量很低时(0.03mol／L)，其对实际水源水中有机污染物的去除已很显著。由此得出结论：与传统混凝剂相比，该种水合二氧化锰表现了良好的去除实际水源水中有机污染物的效能。实验的结论对于水处理工程实际具有重要意义。
关键词：环保检测；有机污染物；水合二氧化锰；CODCr指标；浊度指标
1 前言
近年来的一些河流水质检测数据表明，我国很多河流水体受到不同程度的有机污染。其中高稳定性的可溶解有机物对人体危害极大。研究开发经济高效的污染物去除技术已成为当前水处理研究的重点。
水合二氧化锰是水处理中常见的颗粒氧化物，具有显著的强化过滤作用且有很强的吸附作用，能在水中迅速形成较大分子聚合物，通过表面配位或其他化学作用以及吸附作用与水中带负点的胶体颗粒表面结合，并在胶体颗粒之间起架桥作用，与水中颗粒相互结合在一起，以此达到去除效果。基于水合二氧化锰的上述特点，我们初步研究了以高锰酸钾还原法制备的水合二氧化锰对水源水中有机污染物的去除效能。由于该法只需向水中投加少量药剂，相对目前使用的其他有机污染物去除技术，具有经济有效，简单易行的优势。
2 试验
2.1 试剂与仪器
2.1.1 仪器
ZR4-6混凝试验搅拌机；回流装置：带有24号标准磨口的250mL锥形瓶的全玻璃回流装置；电热板2台；酸式滴定管（25.0 mL）；可见分光光度计（上海菁华科技仪器有限公司，XSP-35）；成套高型具塞比色管（50.0 mL）；TDT-2浊度仪；分析天平（精度为0.1mg，赛多利斯）；SHZ-D循环水式真空泵；砂芯漏斗（40 mL）；一次性注射器。
2.1.2 试剂
高锰酸钾（分析纯，天津市大茂化学试剂厂）；硫酸锰（分析纯，天津市大茂化学试剂厂）；硫酸银(Ag2SO4) （分析纯，天津市大茂化学试剂厂）；硫酸(H2SO4) （分析纯，天津市大茂化学试剂厂）；重铬酸钾标（分析纯，天津市大茂化学试剂厂）；硫酸亚铁铵（分析纯，天津市大茂化学试剂厂）；亚铁灵指示剂（天津市大茂化学试剂厂）
2.1.3 溶液配制
（1）等当量高锰酸钾和硫酸锰制备
新生态水合二氧化锰由一定浓度的高锰酸钾与硫酸锰溶液反应制得，反应式如下：
即0.4M的高锰酸钾与同量3M的0.6价锰离子溶液作用即可生成1M的水合二氧化锰的悬浊液.
用电子分析天平分别取高锰酸钾18.5mg，92.3mg，123.3mg，154.2mg，185.0mg；硫酸锰29.7mg，148.4mg，197.9mg，247.3mg，296.8mg；用以生成0.036mol/L；0.18mol/L；0.24mol/L；0.30mol/L；0.36mol/L水合二氧化锰。
（2）硫酸银－硫酸试剂：向500mL硫酸中加入5g硫酸银.放置1—2天使之溶解，并混匀，使用前小心摇动。
（3）重铬酸钾标准溶液：浓度为C(1／6K2Cr2O7)＝0.250mol／L的重铬酸钾标准溶液：将12.258g重铬酸钾溶于蒸馏水中，稀释至1000mL，定容于容量瓶。
（4）硫酸亚铁铵标准滴定溶液：浓度为C[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]≈0.10mo1／L的硫酸亚铁铵标准滴定溶液；溶解39g硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]于水中，加入20mL硫酸，待其溶液冷却后稀释至1000mL，定容于容量瓶。（每日临用前，必须用重铬酸钾标准溶液准确标定此溶液的浓度。）
2.2 测试方法
2.2.1原水水样性质的测定
测定采集的原水水样的水温、pH、浊度、CODCr值，填入表1
表1 原水水样数据汇总
2.2.2混凝过程
模拟常规水处理的混凝过程，在ZR4-6混凝试验搅拌机上进行小型混凝试验。
（1）将原水水样注入5个1L烧杯内，对水样进行充分搅拌；
（2）同时投加等当量高锰酸钾和硫酸锰用以生成水合二氧化锰；
（3）以150r／min的转速搅拌2min，然后以50r／min的转速搅拌15min，静沉30min；
（4）用一次性注射器抽取液面下2cm处的上清液20mL于烧杯，按投加药量由少到多依次1-5号贴标签；
2.2.3浊度的测定方法
2.2.3.1浊度测量
（1）开机预热30min。
（2）缓慢注入被测水样于样杯，用滤纸擦净样杯；
（3）将样杯平稳置入比色池，盖上比色池盖，按读数键；
（4）待显示数据稳定后，即可读取被测水样的浊度值；
（5）重复测量水样3次，取平均值；
（6）读数后立即取出样杯，等待下一个样品的测量；
2.2.3.2数据记录
表2 水合二氧化锰混凝水样后浊度变化
图1 水合二氧化锰混凝水样后浊度变化曲线图
2.2.4CODCr的测定方法
（1）取10.00mL重铬酸钾标准溶液置于锥形瓶中，用水稀释至约100mL，加入30mL硫酸，混匀，冷却后，加3滴(约0.15mL)试亚铁灵指示剂，用硫酸亚铁铵滴定溶液的颜色由黄色经蓝绿色变为红褐色，即为终点。记录下硫酸亚铁铵的消耗量(mL)，记录在表3。
（2）将2.2.2（4）中处理后的样品倒入带磨口的250ml锥形瓶中。
（3）空白试验：按相同步骤以20.0mL蒸馏水样代替试料进行空白试验，其余试剂和试料测定相同，记录下空白滴定时消耗硫酸亚铁铵标准溶液的毫升数V1。
（4）水样的测定：
（4.1）于2.2.4（2）锥形瓶试料中加入10.0mL重铬酸钾标准溶液和沸石，摇匀。
（4.2）将锥形瓶接到回流装置冷凝管下端，接通冷凝水。从冷凝管上端缓慢加入30mL硫酸银－硫酸试剂，以防止低沸点有机物的逸出，不断旋动锥形瓶使之混合均匀。自溶液开始沸腾起回流两小时。
（4.3）冷却后，用100mL水自冷凝管上端冲洗冷凝管后，取下锥形瓶。
（4.4）溶液冷却至室温后，加入3滴试亚铁灵指示剂，用硫酸亚铁铵标准滴定溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色变为红褐色即为终点。记下硫酸亚铁铵标准滴定溶液的消耗毫升数V2，记录在表4。
表3 硫酸亚铁铵标准溶液滴定
表4 投药量与COD去除效果相关数据
图2 水合二氧化锰对沉后水样COD的去除率曲线图
3 结果的表示
3.1 计算方法
（1）硫酸亚铁铵标准滴定溶液浓度的计算：
式中：V--滴定时消耗硫酸亚铁铵溶液的毫升数。
（2）以mg／L计的水样化学需氧量，计算公式如下：
式中：C——硫酸亚铁铵标准滴定溶液的浓度，mo1／L；
V1——空白试验所消耗的硫酸亚铁铵标准滴定溶液的体积，mL；
V2——试料测定所消耗的硫酸亚铁铵标准滴定溶液的体积，mL；
V0－－试料的体积，mL；
4数据处理
4.1硫酸亚铁铵标准滴定溶液浓度的计算：
C[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]=
mol/L
4.2COD计算：
例如：以投药量为0.0mol/L的试样
COD（mg/L）=
=155.82mg/L
则按投药量由少至多可算出各个COD值为119.77mg/L，115.50mg/L，112.40mg/L，109.30mg/L，103.88mg/L
以投药量为0.036mol/L的试样为例
计算COD的去除率=
23.14%
则按投药量由少至多可算出各个试样COD的去除率为23.14%，25.35%，27.87%，28.85%，33.33%
表5 硫酸亚铁铵标准溶液滴定
表6 投药量与COD去除效果相关数据
图7 水合二氧化锰对沉后水样COD的去除率曲线图
5结果与讨论
5.1实验数据及相关实验曲线
5.1.1水合二氧化锰混凝水样后浊度变化曲线，见图7
图7 水合二氧化锰混凝水样后浊度变化曲线图
5.1.2水和二氧化锰去除试样中COD的效果变化曲线，见图8
图8 水合二氧化锰对沉后水样COD的去除率曲线图
6 结论
对实际水源水，高锰酸钾还原法制备的水合二氧化锰表现了良好的混凝去除有机污染物的效能，尤其表现了混凝剂投加量少的优势。实验结论对于水处理工程实际意义较大，对于锰化合物净水技术的推广与应用具有重要的参考价值。
参考文献：
[1]水合二氧化锰去除水源水中有机污染物的初步实验研究 杨威(哈尔滨商业大学环境工程系，黑龙江哈尔滨150076)
[2]水溶液中DOC测定方法的研究 滕富华 吴祖成 浙江大学玉泉校区环境工程系，杭州，310027
[3]锰化合物净水技术 李圭白 杨艳玲 李星 李虹 著 中国建筑工业出版社
论文作者:姚伟璇
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/22
标签：水合论文; 溶液论文; 硫酸亚铁论文; 浊度论文; 水样论文; 标准论文; 污染物论文; 《基层建设》2019年第19期论文;