Novel manganese treatment process by oxidative superfine activated carbon

氧化超细活性炭锰处理新工艺

基本信息

批准号：
21K18736
负责人：
松井佳彦
金额：
$ 4.08万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18736/
关键词：
環境技術環境材料土木環境工学反応・分離工学水資源

项目摘要

Mn2+の触媒表面酸化による除去速度式を誘導し，得られてきた一連の実験結果との比較解析に適用することで，SPAC-chlorine法による微量濃度のMn2+の触媒酸化除去速度を定量的に解析した．境膜物質移動抵抗モデル，Eley-Rideal機構の表面反応モデル，擬似定常状態仮説を導入し，酸化対象物質が酸化剤に比べて非常に低い濃度であることを仮定することにより，結果として境膜物質移動，吸着，酸化脱着の3つの速度抵抗の線形結合で表される1次反応の総括除去速度モデルを導出することができた．このモデル式は，水質，遊離塩素濃度，撹拌強度，水温，活性炭粒径を変化させた場合のMn2+除去速度係数について，すべての実験結果によく適合した．このモデル式を使うとある遊離塩素濃度，撹拌強度，水温の条件において，境膜物質移動，吸着，および酸化/脱着の除去速度抵抗がそれぞれどの程度，除去速度抵抗に寄与しているかが議論できるようになった．競合物質のない原水では，水温がMn2+除去速度に与える影響はおおよそ水の粘度の変化に伴う物質移動係数の変化で説明できる．一方で，競合陽イオンによる吸着サイトの減少は水温が低いほど大きくなると推定された．したがって，低水温では，粘度上昇による物質移動速度の低下に加え，競合陽イオンによる吸着が促進されるため，Mn2+の除去速度が大きく低下することがわかった．活性炭と木炭では，粒子表面の吸着サイト濃度に8倍の差があり，その結果として得られた除去速度係数には2.2倍の差があった．しかしながら，除去速度係数にとってより重要な要因は，反応中の活性炭の粒径である．

通过通过催化表面氧化来得出MN2+的去除率方程，并将其应用于比较分析中，并通过获得的一系列实验结果将其应用于比较分析，我们使用SPAC-氯方法定量分析了MN2+的去除率。通过引入边界膜传质抗性模型，ELEY-RIDEAL机制的表面反应模型以及伪态态态假说，并假设与氧化剂相比，我们能够得出第一次粘结率的氧化速率和氧化率的氧化率，并表达了氧化速率的一般性率反应，并衍生出氧化速率的一般性速率和三个速率，并将三个速率转移。当水质，游离氯浓度，搅拌强度，水温和活化的碳粒径变化时，该模型方程非常适合于MN2+去除率系数的所有实验结果。使用此模型方程式，现在已经可以讨论边界膜传质，吸附和氧化/解吸的去除率电阻的程度，分别有助于在某些游离氯浓度，搅拌强度和水温条件下的去除速率电阻。在没有竞争对手的原始水中，水温对MN2+去除率的影响可以通过由于水的粘度变化而导致的质量转移系数变化来解释。另一方面，据估计，随着水温的较低，由于竞争阳离子而引起的吸附位点的减少。因此，发现在低水温下，除了粘度增加而导致的质量转移率下降外，还促进了竞争阳离子的吸附，从而导致MN2+的去除率显着降低。活性炭和木炭之间的颗粒表面上的吸附位点的浓度差异为8倍，所得的去除速率系数为2.2倍。但是，去除速率系数的更重要因素是反应过程中活化碳的粒径。