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砷是一种高毒性的类金属元素,由于人们日常生活中使用的添加剂和矿产开发中含有砷,经排放后造成了大量的环境水体砷污染,严重威胁着人们的饮水安全。因此,开发合适的材料对水中砷进行去除是当前含砷废水资源化应用和饮用水安全的关键。基于目前除砷的吸附技术和膜技术,本论文以聚多巴胺(PDA)修饰的铁锰复合氧化物(FM)为吸附剂(PFM)并载入聚砜膜(PSF),结合宏观吸附等温线、吸附动力学、过滤实验和反应前后膜材料的微观表征,分别研究了复合膜对水体中As(III)和As(V)的去除过程和机理。本研究主要结论如下:(1)通过相转化法制备了PSF膜,PDA掺杂PSF的膜(PDAP),FM掺杂PSF的膜(FMP),PFM掺杂PSF的膜(PFMP),四种膜材料的水接触角从大到小依次为PSF、FMP、PFMP、PDAP,纯水通量的变化表现出与水接触角相反的趋势,水接触角越低,纯水通量越大。(2)PFMP膜对As(III)和As(V)的吸附能力最强,最大吸附量分别为11.57 mg/g和12.39 mg/g,Langmuir模型可以更好的拟合As(III)和As(V)在膜上的吸附。pH的变化对As(III)的吸附没有明显的影响,而As(V)的吸附受pH的影响较大,PFMP膜在3至8的pH范围内可以去除90%以上的As(V),但随着pH的继续增加,去除效率急剧下降。两种类型的砷和PFMP膜之间的反应速率在开始阶段特别快,但随着接触时间的增加,可用吸附位点的数量减少,吸附速率降低,吸附平衡都可在12小时内达到,且都较好的符合二阶动力学模型。(3)在连续过滤实验中,用PFMP膜(有效面积为12.56cm~2)分别过滤浓度为50μg/L,100μg/L和150μg/L的As(III)和As(V)溶液,渗透液浓度高于10μg/L时过滤的溶液量是膜可以处理的最大体积。随着过滤浓度升高,可以处理的水量逐渐降低,对于As(III)溶液,分别为2030 L/m~2,915 L/m~2,478 L/m~2,对于As(V)溶液,分别为2389L/m~2,1075 L/m~2,677 L/m~2。在解吸实验中As(III)和As(V)的浓度调整为100 ug/L,PFMP膜能够处理915 L/m~2的As(III)和1075 L/m~2的As(V),再生膜能够处理637 L/m~2的As(III)和677 L/m~2的As(V)。在相同的实验条件下,PFMP膜对As(V)的效果高于As(III),再生的膜仍然能够保持高的除砷效率,证明膜材料可以多次循环使用。(4)通过XPS机理分析表明,As(III)的去除主要是由于As(III)被氧化成As(V),Mn(IV)和Mn(III)分别转化为Mn(III)和Mn(II),在氧化过程中,连续产生新的活性吸附位点,吸附As(III)和As(V),同时发生化学反应。而去除As(V)主要是吸附和化学反应。(5)本课题制备的复合膜对水体中As(III)和As(V)都具有高效去除性,且可以通过解吸循环使用,表明复合膜在水体砷污染治理方面具有很好的应用前景。