風(fēng)干工藝強(qiáng)化催化氧化除氨氮/錳活性濾料膜負(fù)載

程 亞,曲木果洱,熊衛(wèi)耀,黃廷林*

風(fēng)干工藝強(qiáng)化催化氧化除氨氮/錳活性濾料膜負(fù)載

程 亞1,2,3,曲木果洱1,2,3,熊衛(wèi)耀1,2,3,黃廷林1,2,3*

(1.西安建筑科技大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院,陜西 西安 710055；2.陜西省環(huán)境工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西 西安 710055；3.西北水資源與環(huán)境生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西 西安 710055)

為強(qiáng)化地下水處理中催化氧化除氨氮/錳活性濾料表面膜負(fù)載強(qiáng)度,系統(tǒng)研究了風(fēng)干溫度對(duì)錳氧化物濾料氧化膜的活性、負(fù)載強(qiáng)度及負(fù)載量的影響,將不同溫度風(fēng)干的生產(chǎn)性濾料填充濾柱,檢測(cè)沿濾柱深度的氨氮、錳濃度隨時(shí)間的變化,分析風(fēng)干溫度對(duì)生產(chǎn)濾料活性恢復(fù)期、除氨氮錳能力和膜負(fù)載強(qiáng)度的影響規(guī)律.結(jié)果表明,濾料經(jīng)風(fēng)干處理可以明顯縮短濾柱除氨氮/錳的恢復(fù)期,其中除氨氮活性最先恢復(fù)的是自然風(fēng)干和60℃風(fēng)干濾柱;經(jīng)過風(fēng)干處理的濾料氨氮/錳的處理能力明顯增強(qiáng),出水氨氮濃度更穩(wěn)定,不同風(fēng)干溫度之間的差異不明顯;濾料風(fēng)干能顯著增強(qiáng)膜負(fù)載強(qiáng)度;濾料在運(yùn)行過程中,表面膜負(fù)載量呈現(xiàn)先減少后增長(zhǎng)的趨勢(shì),特別是未風(fēng)干處理濾料的運(yùn)行初期膜量下降明顯.利用XRD測(cè)定濾料樣品表面錳氧化物的晶體結(jié)構(gòu),比較不同溫度風(fēng)干的初始濾料發(fā)現(xiàn)它們具有相同復(fù)雜的晶型.

風(fēng)干工藝；催化氧化；除氨氮/錳；氧化膜；膜負(fù)載；影響因素

在我國(guó)西北農(nóng)村地區(qū),可以發(fā)現(xiàn)HCO3-與地下水中的氨氮、錳共存[1-2].在人為影響下,NH4+-N及NO3--N由于各種原因不斷增高,導(dǎo)致地下水污染[3].水中氨氮的存在不僅能夠引起嗅味而且還會(huì)導(dǎo)致消毒副產(chǎn)物的生成[4],降低消毒效率[5-6].被氧化后生成的亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮,可誘發(fā)產(chǎn)生致癌的亞硝胺和高鐵血紅蛋白癥[7].錳是人體必需的微量元素之一,但是當(dāng)水中的錳含量過高時(shí)就會(huì)對(duì)人類的生產(chǎn)和生活造成許多危害,并且會(huì)有特殊的氣味[8],引起干凈的生活衛(wèi)生用品產(chǎn)生銹斑[9].研究表明,地下水中色度的增加主要由高濃度的錳所導(dǎo)致[10].當(dāng)過量的錳被人體吸收時(shí),人體的一些功能器官出現(xiàn)病變,導(dǎo)致記憶力減退等癥狀[11-12].經(jīng)常使用含有高濃度錳的地下水燒水,燒水器具內(nèi)壁容易形成水垢,導(dǎo)致傳熱效率降低,甚至?xí)斐杀╗13-14].

目前,常用吸附,臭氧和生物反硝化去除飲用水中的氨氮[15];接觸催化氧化,化學(xué)氧化和生物氧化方法通常用于除錳[16].物理方法具有高技術(shù)成本和低適用性的問題.生物濾膜具有無需添加化學(xué)試劑,減少污泥生產(chǎn)和低氯要求的優(yōu)點(diǎn).然而,應(yīng)用中對(duì)低溫下處理水的pH值和溫度以及啟動(dòng)速度要求嚴(yán)苛.化學(xué)氧化方法在實(shí)驗(yàn)室控制條件下具有高的去除效率,但缺乏工程應(yīng)用中的完全控制參數(shù).因此,迫切需要開發(fā)低投資,低運(yùn)營(yíng)成本,持續(xù)有效地從水中去除氨氮和錳的新技術(shù).

課題組研究復(fù)合錳氧化物催化氧化技術(shù),以石英砂為載體,使其表面附著了具有特殊結(jié)構(gòu)的活性錳氧化膜,以該組合濾料為催化劑,通過過濾處理達(dá)到同步去除水中氨氮和錳的效果[17].該方法在西安的多個(gè)水廠已經(jīng)得到了運(yùn)用,能夠在低溫狀態(tài)下同步去除氨氮和錳,并且不產(chǎn)生額外的污染物[18].此技術(shù)的商業(yè)化已經(jīng)開始,建立了用于大規(guī)模制備復(fù)合錳氧化物濾料的生產(chǎn)設(shè)備,且已生產(chǎn)出了大量活性濾料.但是還是存在復(fù)合錳氧化物濾料表面氧化膜負(fù)載差的問題,這會(huì)影響生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)推廣.

試驗(yàn)研究表明,活性濾料經(jīng)過風(fēng)干后不但能保持足夠高的除氨氮和錳能力,而且膜負(fù)載強(qiáng)度得到明顯提升.因此有必要系統(tǒng)研究風(fēng)干溫度對(duì)生產(chǎn)性濾料的活性及膜負(fù)載強(qiáng)度的影響.本研究利用中試和靜態(tài)實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)分析不同風(fēng)干溫度對(duì)生產(chǎn)性濾料活性恢復(fù)期和除氨氮錳能力的影響,探究濾料表面氧化膜負(fù)載量和負(fù)載強(qiáng)度隨時(shí)間的變化規(guī)律.

1 材料方法

1.1 中試過濾系統(tǒng)

圖1 中試濾柱系統(tǒng)示意

采用的中試濾柱系統(tǒng)位于陜西西安某地下水廠(圖1),主體由一根透明有機(jī)玻璃柱組成,濾柱外徑300mm,內(nèi)徑280mm,總高度為2.7m.其中濾料填充高度為80cm,設(shè)置了5個(gè)取樣口,分別位于距濾層表面0,10, 20, 50和80cm處.采用的原始活性濾料取自大型濾料生產(chǎn)制備系統(tǒng),前期經(jīng)高錳酸鉀氧化掛膜運(yùn)行14d,其表面附著了一定量的氧化膜.

1.2 不同溫度風(fēng)干濾料試驗(yàn)

針對(duì)該初始濾料膜負(fù)載強(qiáng)度低、負(fù)載量有限的問題,開展了風(fēng)干處理(自然風(fēng)干、30℃、60℃和90℃風(fēng)干)對(duì)持續(xù)運(yùn)行濾料表面膜負(fù)載的影響實(shí)驗(yàn).采用5根中試濾柱分別填充未風(fēng)干(濕)、自然風(fēng)干、30℃、60℃和90℃風(fēng)干處理后的生產(chǎn)濾料,持續(xù)通入氯化銨和氯化錳,連續(xù)運(yùn)行33d,每天連續(xù)取濾柱進(jìn)出水樣,監(jiān)測(cè)濾柱進(jìn)出水氨氮/錳濃度變化,并且定期取濾柱沿程水樣,監(jiān)測(cè)沿濾柱深度氨氮/錳濃度變化.期間根據(jù)濾柱除氨氮/錳的能力,逐漸調(diào)節(jié)進(jìn)水氨氮/錳的濃度,考察活性濾料除氨氮/錳的活性變化,對(duì)比不同溫度風(fēng)干處理下濾料除氨氮/錳的差異.利用復(fù)合錳氧化膜除錳自催化作用濾料表面能夠持續(xù)長(zhǎng)膜(式(1)和(2)),復(fù)合錳氧化膜增長(zhǎng)到一定程度會(huì)引起濾柱堵塞,需要定期反沖洗.反沖洗條件如下:單獨(dú)氣沖3min,強(qiáng)度2L/(s×m2);氣水聯(lián)合3min,水沖強(qiáng)度4L/(s×m2),氣沖強(qiáng)度2L/(s×m2);水沖3min,強(qiáng)度4L/(s×m2).

膜負(fù)載量測(cè)試實(shí)驗(yàn):分別稱取10g或同體積的濾料于250mL錐形瓶中.倒入濃鹽酸溶液,保證液面完全浸沒濾料,靜置,偶做攪拌,12h后傾倒出鹽酸溶液,用水反復(fù)洗滌樣品(不讓樣品流失),直至用pH值試紙檢查洗凈水呈中性,將濾料樣品干燥稱重得到負(fù)載氧化膜的質(zhì)量.

膜負(fù)載強(qiáng)度測(cè)試實(shí)驗(yàn):分別稱取10g或同體積的濾料于250mL錐形瓶中,倒入150ml純水.將錐形瓶放入回旋振蕩器內(nèi)振蕩,其中回旋振蕩器設(shè)置不同轉(zhuǎn)速(140, 180, 220, 260r/min),10min后將錳氧化物混合液經(jīng)過0.45mm濾膜抽濾,并稱量干燥后的帶有氧化膜的濾膜質(zhì)量1和濾膜自重2,(1-2)得到了脫落的氧化膜質(zhì)量.脫膜占比計(jì)算如式(3)所示.

1.3 分析測(cè)試方法

濾柱出水經(jīng)0.45μm濾膜過濾.水樣均采用標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定,錳濃度采用高碘酸鉀氧化光度法,氨氮采用納氏試劑分光光度法,檢測(cè)儀器為紫外-可見分光光度計(jì).采用掃描電鏡(SEM)測(cè)試濾料的形貌特征,采用X射線衍射儀(XRD)測(cè)試濾料表面復(fù)合錳氧化物的晶體結(jié)構(gòu).

2 結(jié)果與討論

2.1 錳氧化物濾料初始狀態(tài)

如圖2所示,在濾料進(jìn)行風(fēng)干工藝處理之前,濾料表面已覆蓋了一層結(jié)構(gòu)較疏散的顆粒狀錳氧化物.

圖2 原始濾料樣品SEM圖

Fig.2 SEM image of original filter media sample

(a)放大100倍(b)放大5000倍(c)放大10000倍

將XRD圖譜采用PDF卡比對(duì),發(fā)現(xiàn)該氧化膜為混合相結(jié)構(gòu),含有布塞爾礦(PDF#32-1128Buserite)和水鈉錳礦(PDF#43-1456Birnessite)的特征峰(圖3).

圖3 原始濾料樣品表面錳氧化物XRD圖譜

2.2 不同溫度風(fēng)干濾料除氨氮錳的活性比較

2.2.1 不同溫度風(fēng)干濾料活性恢復(fù)期比較 當(dāng)濾柱出水氨氮/錳濃度達(dá)標(biāo),即認(rèn)定濾料除氨氮/錳活性已恢復(fù).如圖4所示,對(duì)于氨氮的去除,未風(fēng)干濾柱運(yùn)行至第10d出水氨氮達(dá)到限值(0.5mg/L)以下,與經(jīng)風(fēng)干處理的濾柱相比長(zhǎng)1～3d.此外,不同溫度風(fēng)干濾柱之間的活性恢復(fù)期也存在差異,最先實(shí)現(xiàn)氨氮穩(wěn)定去除的為自然風(fēng)干和60℃風(fēng)干濾柱,于第7d后出水氨氮濃度持續(xù)低于0.5mg/L.這可能是與濾料表面氧化物膜的形態(tài)特征變化密切相關(guān),具體見2.4.1.

對(duì)于錳的去除(圖4b),濾柱運(yùn)行初期,所有濾料均具備一定的除錳能力,之后去除能力逐漸下降,推測(cè)主要是由于初期濾料吸附作用有限,催化氧化除錳能力還未恢復(fù)導(dǎo)致.進(jìn)一步比較不同風(fēng)干溫度處理的濾柱,發(fā)現(xiàn)除未風(fēng)干濾柱,經(jīng)風(fēng)干處理后的濾柱自第10d后除錳能力開始恢復(fù),且隨運(yùn)行時(shí)間除錳能力持續(xù)增強(qiáng),在17d時(shí)出水錳濃度均能低于限值(<0.1mg/L).未風(fēng)干濾柱在第17天時(shí)除錳效率僅有30%,出水錳濃度超出限值,且出水錳濃度波動(dòng)大.以上結(jié)果說明濾料經(jīng)風(fēng)干處理可以明顯縮短濾柱除氨氮/錳的恢復(fù)期.

圖4 不同溫度風(fēng)干濾料0～17d進(jìn)出水污染物濃度隨運(yùn)行時(shí)間變化以及去除率比較

Fig.4 Air-dried filter media at different temperatures 0～17 days influent and effluent pollutant concentration changes with operating time and comparison of removal rate

(a)氨氮(b)錳

2.2.2 不同溫度風(fēng)干濾料除氨氮/錳能力比較 濾柱運(yùn)行后期將進(jìn)水氨氮濃度由1.0mg/L提高至1.5mg/L,出水氨氮濃度均接近0,濾柱均能去除1.5mg/L的氨氮(圖5a).與未風(fēng)干濾柱相比,風(fēng)干濾柱對(duì)氨氮的去除率更高,出水氨氮濃度更穩(wěn)定.對(duì)于錳的去除能力(圖5b),不同風(fēng)干工藝處理后濾料具有相似的除錳能力,將進(jìn)水錳濃度由1.0mg/L逐步提高至4.0mg/L,出水錳均能達(dá)標(biāo),而未風(fēng)干濾料的除錳能力較差.推測(cè)上述未風(fēng)干濾料的除氨氮和除錳能力不如風(fēng)干濾料的原因可能與其表面膜負(fù)載強(qiáng)度較差,受反沖洗的影響較大有關(guān).隨著濾柱的持續(xù)運(yùn)行,濕濾料表面膜負(fù)載強(qiáng)度逐漸增強(qiáng),其除氨氮和除錳能力逐漸提高.

圖5 不同風(fēng)干濾料18～33d進(jìn)出水污染物濃度隨運(yùn)行時(shí)間變化以及去除率比較

Fig.5 The concentration of pollutants in the incoming and outgoing water from 18～33 days for different air-dried filter media varies with the operating time and the comparison of the removal rate

(a)氨氮(b)錳

2.3 不同溫度風(fēng)干濾料運(yùn)行過程膜負(fù)載變化

2.3.1 不同溫度風(fēng)干濾料膜負(fù)載量變化 通過進(jìn)出水錳濃度變化隨濾柱處理水量變化關(guān)系曲線(圖6)計(jì)算不同濾柱去除錳總量.同時(shí),根據(jù)化學(xué)平衡方程式(式(1)和(2)),計(jì)算二價(jià)錳離子氧化生成錳氧化物的量,結(jié)果如表1所示.

濾柱運(yùn)行初期(第0～17d),各濾柱中均有錳氧化物生成,不同溫度風(fēng)干處理濾料濾柱中氧化物的生成量存在差異,主要是由于其除錳能力的不同.未風(fēng)干濾料在0～17d時(shí)間內(nèi)的錳氧化物生成量最低,僅有56g左右.18～33d錳去除能力穩(wěn)定,錳氧化物生成量大,膜量增加顯著.值得注意的是,未風(fēng)干濾料膜增長(zhǎng)量始終低于風(fēng)干處理濾料,因此推測(cè)風(fēng)干濾料除錳效果較未風(fēng)干濾料好的原因是,錳氧化物生成量較多,負(fù)載強(qiáng)度更大.

圖6 不同溫度風(fēng)干濾料進(jìn)出錳濃度隨運(yùn)行水量變化以及理論除錳量和錳氧化物轉(zhuǎn)化量比較

Fig.6 The change of the manganese concentration in and out of the air-dried filter media at different temperatures with the operating water volume and the comparison of the theoretical manganese removal and the conversion of manganese oxide

(a)0～17d,(b)18～33d

表1 不同溫度風(fēng)干濾柱理論除錳量和錳氧化物生成量(g)

如圖7所示,不同溫度風(fēng)干下初始濾料膜量基本相同.濾料在運(yùn)行過程中,表面膜呈現(xiàn)先減少后增長(zhǎng)的趨勢(shì),膜脫落是反沖洗沖刷作用導(dǎo)致的.運(yùn)行初期,濾柱中氧化物的生成量低于反沖洗導(dǎo)致的脫落量,因此,相比于初始濾料,運(yùn)行至第17d濾料表面膜負(fù)載總量出現(xiàn)下降.18～33d,錳去除能力較強(qiáng)且穩(wěn)定,錳氧化物生成量大,氧化膜量增加顯著.但是未風(fēng)干濾料膜增長(zhǎng)量仍低于風(fēng)干濾料.這與未風(fēng)干濾料除錳效果較風(fēng)干濾料差,錳生成量較小關(guān)系較大.不同溫度風(fēng)干濾料運(yùn)行33d后膜負(fù)載存在差異,特別是自然風(fēng)干濾柱膜量較低(0.138g膜/10g濾料),考慮到18～33d期間各濾柱中錳氧化物轉(zhuǎn)化量差異較小,因此推測(cè),18～33d期間,不同溫度風(fēng)干濾料表面膜負(fù)載強(qiáng)度的不同是導(dǎo)致其最終膜負(fù)載量不同的主要原因.結(jié)合后續(xù)3.3.2濾料表面膜負(fù)載強(qiáng)度的分析結(jié)果可知,17～33d膜強(qiáng)度均顯著增長(zhǎng),而不同濾柱之間脫膜占比的變化并不完全一致,因此,推測(cè)自然風(fēng)干處理濾料在第17d運(yùn)行至33d期間膜脫落情況可能較其他幾種風(fēng)干濾料突出.

圖7 不同溫度風(fēng)干濾料樣品的氧化膜負(fù)載量隨運(yùn)行時(shí)間變化

2.3.2 不同溫度風(fēng)干濾料膜負(fù)載強(qiáng)度變化 如圖8所示. 不同運(yùn)行時(shí)間(0, 17, 33d)濾料的脫膜絕對(duì)量和脫膜占比均隨脫膜轉(zhuǎn)速的提高呈現(xiàn)上升趨勢(shì).第17d濾料脫膜絕對(duì)量較初始0d最低,主要是由于第17d濾料樣品的膜負(fù)載總量最低.第0d和第17d風(fēng)干處理濾料的脫膜占比相近,說明與第0d相比,第17d的濾料膜負(fù)載強(qiáng)度并未得到提高.當(dāng)濾柱運(yùn)行至第33d,濾料表面負(fù)載的氧化膜量明顯提高,因此濾料脫膜絕對(duì)量顯著高于第0d和第17d.但是比較脫膜占比,能夠發(fā)現(xiàn)第33d所有濾料樣品的脫膜占比都明顯降低,說明膜負(fù)載強(qiáng)度顯著提高.

進(jìn)一步比較不同溫度風(fēng)干下膜負(fù)載強(qiáng)度,發(fā)現(xiàn)初始未風(fēng)干濾料的膜脫落絕對(duì)量和脫膜占比明顯高于風(fēng)干濾料,說明濾料風(fēng)干能顯著增加負(fù)載強(qiáng)度.濾柱運(yùn)行至第33d,不同溫度風(fēng)干濾料的脫膜絕對(duì)量相差顯著,但是脫膜占比相近,膜負(fù)載強(qiáng)度基本一致,造成這一現(xiàn)象的原因主要是第33d的膜負(fù)載量差異較大.

圖8 不同溫度風(fēng)干濾料樣品的脫膜絕對(duì)量(a)和脫膜占比(b)隨運(yùn)行時(shí)間變化

Fig.8 The absolute amount of membrane removal (a) and the percentage of membrane removal (b) of air-dried filter media samples at different temperatures vary with running time

2.4 不同溫度風(fēng)干濾料表面膜形態(tài)和結(jié)構(gòu)變化

圖9 不同溫度風(fēng)干濾柱運(yùn)行0,17和33d濾料樣品SEM圖

Fig.9 SEM images of filter media samples of different temperatures air-dried for 0 days, 17 days and 33 days

(a～c)未風(fēng)干(d～f)自然風(fēng)干(g～i)30℃風(fēng)干(j～l)60℃風(fēng)干(m～o)90℃風(fēng)干(a,d,g,j,m)運(yùn)行0d(b,e,h,k,n)運(yùn)行7d(c,f,i,l,o)運(yùn)行33d

2.4.1 不同溫度風(fēng)干濾料表面形態(tài)變化 如圖9所示,初始濾料表面較粗糙,錳氧化物呈顆粒性堆積,經(jīng)過17d持續(xù)運(yùn)行,濾料表面變得光滑,顆粒性物質(zhì)變少,其中60℃風(fēng)干濾料樣品表面出現(xiàn)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),增大了濾料的比表面積,擁有更多的活性位點(diǎn),這可能是該風(fēng)干濾料活性恢復(fù)速度快的主要原因.再經(jīng)過16d持續(xù)運(yùn)行,所有濾料表面錳氧化物形態(tài)發(fā)生變化,厚度明顯增加,且呈高活性狀態(tài)下網(wǎng)狀、褶皺形態(tài),不同溫度風(fēng)干的濾料表面膜之間的形態(tài)差異性較小,而與風(fēng)干濾料相比濕濾料的膜量明顯低于風(fēng)干濾料,且表面仍存在大量的顆粒性物質(zhì).

2.4.2 不同溫度風(fēng)干濾料結(jié)構(gòu)變化 如圖10所示,不同溫度風(fēng)干的初始濾料具有相同復(fù)雜的晶型,位于26.79°、36.9°和66.2°的3個(gè)峰與水鈉錳礦型二氧化錳(Birnessite type-MnO2)有關(guān).需要說明的是在26.79°處的高強(qiáng)度峰也與SiO2(PDF#86-1630)有關(guān),這是因?yàn)殄i氧化物的附著介質(zhì)是石英砂.對(duì)初始濾料XRD圖譜的其它峰采用PDF卡比對(duì),發(fā)現(xiàn)它們都與布賽爾礦(PDF#32-1128Buserite)和水鈉錳礦(PDF#43- 1456Birnessite)重合度高.經(jīng)過33d持續(xù)運(yùn)行,XRD峰型逐漸發(fā)生了變化.忽略SiO2雜質(zhì)峰的變化,XRD峰型在26.70°前變化較大,而水鈉錳礦型二氧化錳基本不變.

3 結(jié)論

3.1 濾料經(jīng)風(fēng)干處理可以明顯縮短濾柱除氨氮/錳的恢復(fù)期,除氨氮活性最先恢復(fù)的是自然風(fēng)干和60℃風(fēng)干濾柱,而除錳活性恢復(fù)在不同溫度風(fēng)干之間的差異不明顯.

3.2 與未風(fēng)干濾柱相比,風(fēng)干濾柱氨氮去除率更高,且不同溫度風(fēng)干濾料之間相差不大,對(duì)于除錳能力而言,風(fēng)干濾柱除錳能力更好,30, 60和90℃風(fēng)干濾料的除錳能力高于自然風(fēng)干.

3.3 濾料風(fēng)干能顯著增加負(fù)載強(qiáng)度,其中自然風(fēng)干濾料負(fù)載強(qiáng)度最高;運(yùn)行33d后膜量增加顯著,但是濕濾料膜增長(zhǎng)量低于風(fēng)干濾料.

3.4 經(jīng)過33d持續(xù)運(yùn)行,濾料表面變得粗糙,錳氧化物形態(tài)發(fā)生變化,較初始濾料濾膜厚度明顯增加,同時(shí)氧化膜中的布賽爾礦和水鈉錳礦晶體的特征峰變化比較大.

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Membrane loading of active filter media for enhanced catalytic oxidation removal of ammonium/manganese by air-drying process.

CHENG Ya1,2,3, QUMU Guo-er1,2,3, XIONG Wei-yao1,2,3, HUANG Ting-lin1,2,3*

(1.School of Environment and Municipal Engineering, Xi'an University of Architecture and Technology, Xi'an 710055, China；2.Shaanxi Key Laboratory of Environmental Engineering, Xi'an 710055, China；3.Key Laboratory of Northwest Water Resource, Ministry of Education, Xi'an 710055, China)., 2022,42(9)：4100～4106

In order to enhance the surface membrane loading of the active filter media for catalytic oxidation removal of ammonium/ manganese from groundwater, effects of air-drying temperature on the catalytic activity, membrane loading strength and loading capacity of filter media were systematically studied with five identical filter columns to detest how ammonium and manganese concentrations along the depth of the filter column change with time. The results indicated that the air-drying treatment of the filter media could significantly shorten the recovery period for the removal of ammonium/manganese from the filter column, of which the recovery of ammonium removal activity firstly happened to the natural air-drying and 60℃ air-drying filter columns. After air-drying treatment, the removal capacity of ammonium/manganese was obviously enhanced with stable effluent ammonium concentration and no significant difference between different air-drying temperatures. Air-drying filter media could significantly improve the capacity of membrane loading. During the operation period, the surface membrane loading decreased first and then increased, especially for the un-air-drying filter media. The results from the XRD on the crystal structure of manganese oxides coated on the surface of the filter media samples confirmed that the initial filter media dried at different temperatures had the same complex crystal form. Obviously, the enhancement of membrane loading scheme proposed in this study could provide theoretical reference for large-scale preparation of the active filter media.

air-drying process；catalytic oxidation；ammonium/manganese removal；oxide membrane；membrane loading；influencing factors

X703

A

1000-6923(2022)09-4100-07

2022-02-18

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(52000145,51778521);國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2019YFD1100101)

*責(zé)任作者, 教授, huangtinglin@xauat.edu.cn

程 亞(1990-),女,山東濟(jì)寧人,副教授,博士,主要研究方向?yàn)槲⑽廴舅此幚?發(fā)表論文10余篇.