吸附还原复合功能材料去除饮用水中的高氯酸盐研究

高氯酸盐在航天、军事等领域大量应用，已被列入我国2008年第一批高污染、高环境风险产品，痕量即可干扰人体甲状腺正常功能。我国饮用水源已经存在严重高氯酸盐污染潜在威胁，但我国尚未开展高氯酸盐去除基础性研究工作。国外现有去除技术普遍存在仅是完成单纯分离而再生液仍需后续处理的缺陷；将高氯酸盐富集后分解无毒化则是饮用水中高氯酸盐去除技术发展方向。在前期改性活性炭去除高氯酸盐技术研究工作基础上，本项目以实现高氯酸盐彻底去除无毒化为最终目的，将氢氧化物形态金属负载在改性活性炭上，制备出在常温、常压下对饮用水中高氯酸盐兼具高效吸附和还原去除性能的复合功能材料；揭示氢氧化物形态金属还原高氯酸盐特性与机理；探清复合功能材料去除水中高氯酸盐污染规律，掌握高氯酸盐在复合功能材料表面的转化规律，为水中其它无机离子去除提供技术参考；研究复合功能材料去除高氯酸盐工艺特性，为该技术实际应用提供理论依据和技术储备。

《吸附分离技术去除水中重金属》介绍了水中重金属处理技术研究进展，采用吸附分离技术开展了水中铅、镉、铬和砷等重金属的去除研究；结合吸附材料的特性，开展了吸附等温线、吸附热力学、吸附动力学等相关内容的研究，并对不同吸附材料的吸附容量和吸附条件进行了对比。

《吸附分离技术去除水中重金属》可供化工、环保、印染、农药、材料等领域的科研人员和工程技术人员阅读，也可供化学工程、环境工程、材料科学等专业研究生参考。

砂滤后取样分析，可得高锰酸钾复合药剂对水中微量有机物的去除效果，结果共检测出微量有机物95种。从表4的统计结果可以看出，高锰酸钾复合药剂预处理具有良好去除水中微量有机物的作用，在种类和含量上的去除率分别达到44.8%和38.7%。下面对主要微量有机物进行综合分析：

原水中种类最多的微量有机物是烷烃类有机物，经过高锰酸钾复合药剂处理后，烷烃种类由79种减少到50种，去除率为36.7%，含量下降了28.7%。"para" label-module="para">

原水中存在的苯类、硝基苯类、多环芳烃类和卤代烃，在经过高锰酸钾复合药剂预处理后在种类上去除率分别为69.2%、66.7%、71.4%和87.5%，在含量上的去除率分别达到了80.5%、80.8%、65.2%和73.4%，原水中存在的1，2-二甲基苯、1-乙基甲基苯和硝基苯都被全部去除。可见高锰酸钾复合药剂预处理对这些有害物质具有很高的去除能力。

原水中醇类和酮类经过高锰酸钾复合药剂预处理后，在种类上的去除率分别为40.5%和6.67%，在含量上的去除率分别为51.3%和80.2%。这说明高锰酸钾复合药剂预处理对醇类和酮类有机物同样具有很好的去除效果。

原水中共检出8种杂环类有机物，高锰酸钾复合药剂预处理对水中这些有机物在种类上的去除率不是很高，只有25.0%，但在含量上却使其有大幅度地降低，达到了43.6%。这说明高锰酸钾复合药剂预处理可以有效去除水中的杂环类有机物，至于种类去除率不高的原因主要是由于原水中此类微量有机物的含量较高，在有限高锰酸钾复合药剂投加量和水中其它微量有机物共存条件下，对高锰酸钾复合药剂去除杂环类有机物存在一定影响。

缓蚀阻垢剂与活性炭联用的去除作用

粒状活性炭后取样分析，可以得到高锰酸钾复合药剂与粒状活性炭联用的除污染效果，通过分析共检测出22种微量有机物。表4的统计结果说明，高锰酸钾复合药剂与粒状活性炭吸附联用对水中微量有机物具有优良的去除效能，在种类和含量上的去除率分别为87.2%和85.7%。下面对主要微量有机物去除效果的综合分析为：

高锰酸钾复合药剂预处理对原水中的烷烃类有机物有一定的去除作用，但是限于烷烃分子的饱和性，使得经过高锰酸钾复合药剂处理后出水中仍然存在一定量的烷烃类有机物。当继续采用粒状活性炭吸附进行处理，则烷烃类有机物的种类减少88.6%，含量也降低84.4%。原因一是由于粒状活性炭基本上可以看成是一种非极性的吸附剂，对水中非极性物质的吸附能力较强，而水中烷烃类有机物是属于非极性分子，便于被粒状活性炭吸附。二是因为烷烃类有机物在水中的溶解度很小，而溶解度越小，则越易被粒状活炭吸附。

经过粒状活性炭吸附处理，高锰酸钾复合药剂预处理后的出水中仍然存在的几种苯类、硝基苯类和多环芳烃类有机物得以全部被去除。这是因为上述三类微量有机物在水中的溶解度较小，从而有利于被粒状活性炭吸附;另一方面这三类微量有机物都带有苯环，比较容易被粒状活性炭吸附。但与单用粒状活性炭处理时对以上三类微量有机物仅约30%的去除率相比，说明高锰酸钾复合药剂预处理对提高粒状活性炭吸附能力起着重要作用。

高锰酸钾复合药剂预处理后出水中的醇类和酮类有机物在经过粒状活性炭吸附处理后也被有效地去除，在种类上的去除率分别为77.7%和100%，在含量上的去除率分别为90.8%和100%。

在单独采用粒状活性炭吸附处理时，出水中的杂环类有机物含量不但没有降低，反而有所增加。但当先经过高锰酸钾复合药剂预处理后再采用粒状活性炭吸附处理就无此现象，此时对杂环类有机物种类和含量的去除率分别为87.5%和84.8%。这可能是由于高锰酸钾复合药剂的预处理作用导致杂环类有机物发生某些结构或性质的改变，从而有利于被粒状活性炭所吸附。

《金属基层状复合功能材料的研制与性能》重点阐述了Ti-Al、Pb-Al、Ti-Cu、Pb-Steel、Al-TiB2等金属基层状复合功能材料的设计原理、制备工艺、界面结构，以及界面的力学、电学性能，以及应用于电化学领域的极化性能、耐腐蚀性能和模拟电解生产实验和节能机理分析，内容包括：新型金属基层状复合功能材料的研究现状与发展趋势概述、构建金属基层状复合功能材料可行性的理论分析、制备及特性表征方法、显微组织及界面形成机理、力学性能及界面电阻分析、电化学性能与节能机理等。此外，《金属基层状复合功能材料的研制与性能》以电积锌、电积镍等为例开展了几种层状复合功能材料应用于湿法冶金业中的模拟电解试验，并概述了钛系DSA功能材料、基体增强型功能材料的发展现状及趋势。《金属基层状复合功能材料的研制与性能》集著作者所在的学术团队多年来在金属基层状复合材料方面的研究成果，创新性地设计并制备了Ti-Al、Pb-Al、Ti-Cu、Pb-Steel、Al-TiB2、等金属基层状复合功能材料，利用较为简便的工艺制备出了几种集轻质、高强、优良导电性的功能材料，其中部分材料服役湿法冶金领域的阳极材料使用，表现出长寿命、低电耗、高电流效率等优势于一体的性能，。《金属基层状复合功能材料的研制与性能》较系统地阐述多种金属层状复合功能材料界面设计基础理论和制备工艺的专著，作者们在实验研究与层状复合界面的分析测试中，借助X射线衍射仪、金相显微镜、扫描电子显微镜、高倍率透射电镜、万能力学试验机、电化学综合测试仪等系统地研究了金属基层状复合功能材料基体的界面成分、力学特性、导电性、组织结构、电化学综合性能，并成功地将该技术应用于湿法冶金、水处理、氯碱等行业。同时强调，金属基层状复合功能材料也是一项发展中的技术，它的应用范围将不断扩大，其理论与实践也将进一步丰富和完善。