唐朝春，陳惠民，葉　鑫，劉　名

(華東交通大學 土木建筑學院，南昌　330013)

吸附法去除地下水鐵錳的研究進展

唐朝春，陳惠民，葉鑫，劉名

(華東交通大學 土木建筑學院，南昌330013)

摘要：為了解決地下水鐵、錳含量過高的問題，在眾多研究方法中，吸附法由于具有容量大、耗能少、污染小、去除快和可循環(huán)等優(yōu)點，被廣泛應用于地下水除鐵除錳中。重點介紹了錳砂、沸石、火山巖、生物質、活性炭和硅碳素等吸附劑的吸附原理與吸附效果，闡述了一部分吸附劑的改性效果與影響因素。指出了各種吸附劑未來的改進方法和研究方向：錳砂可以通過改性來弱化pH值等影響因素對它的吸附影響，沸石和火山巖的研究重心可繼續(xù)放在改性上，重點研究污染區(qū)域的生物質的吸附效果，研究硅碳素與其他吸附劑聯(lián)合吸附的效果。

關鍵詞：地下水；除鐵；除錳；吸附法；研究進展

1研究背景

水是人類賴以生存的寶貴資源，在眾多水源中，地下水由于具有分布廣、水質好、調蓄能力強、供水保證度高、不易被污染等優(yōu)點[1]，成為十分重要的飲用水水源。受地質水文地質條件的影響，有些地區(qū)地下水甚至是唯一的供水水源[2]。

2013年，地下水環(huán)境質量的監(jiān)測點總數(shù)為4 778個。水質優(yōu)良的監(jiān)測點比例為10.4%，良好的監(jiān)測點比例為26.9%，較好的監(jiān)測點比例為3.1%，較差的監(jiān)測點比例為43.9%，極差的監(jiān)測點比例為15.7%。主要超標指標為總硬度、鐵、錳、溶解性總固體、“三氮”(亞硝酸鹽、硝酸鹽和氨氮)、硫酸鹽、氟化物、氯化物等[3]。其中以鐵錳超標最為嚴重。

根據(jù)調查發(fā)現(xiàn)[4]，我國含鐵、錳的地下水占地下水總量的20%。其主要集中在松花江流域和長江中下游地區(qū)，而黃河流域和珠江流域等部分地區(qū)也有分布。劉細元[5]對江西省地下水進行檢測時發(fā)現(xiàn)，第四系孔隙地下水中有較高的鐵錳含量。龔琴紅等[6]對南昌市地下水調查發(fā)現(xiàn)，鐵達標率為83%，而錳達標率只有20%。Li等[7]對松原市地下水調查發(fā)現(xiàn)，該市地下水中的鐵錳要比標準高得多。黑龍江省是高鐵錳地下水的典型代表，鐵濃度最高可達60 mg/L，錳濃度最高可達5 mg/L[8]。

地下水除鐵錳技術已經(jīng)發(fā)展了100多年，現(xiàn)今的處理技術有化學藥劑氧化技術[9]、微生物處理方法[10]、化學混凝法[11]、接觸氧化法[12]、超/微濾膜法[13-14]和吸附法①等。其中吸附法由于具有容量大、耗能少、污染小、去除快和可循環(huán)等優(yōu)點[15]，廣泛應用于地下水除鐵除錳工程中，對吸附劑的深入研究仍然是除鐵除錳領域的一大熱點。

2地下水鐵錳的來源與危害

2.1地下水鐵錳的來源

鐵錳的來源一般分為人為來源和自然來源[16]。

地下水中鐵錳的人為來源主要是人類活動產(chǎn)生的，比如含鐵錳的工業(yè)廢水不加處理的排放，鐵錳礦無保護措施的開采，含鐵錳的垃圾滲濾液滲入地下水中等等[17]。

地下水中鐵錳的自然來源主要是巖石和礦物質中的難溶化合物溶出產(chǎn)生的，這些化合物中含有的鐵錳可在生物和化學的作用下發(fā)生溶解，導致地下水中的鐵和錳的含量增加[18-19]。

2.2地下水鐵錳的危害

鐵錳是人體所必須的微量元素，攝入過高或過低都會導致各種各樣的疾病發(fā)生[20]。攝入鐵元素過多會導致鐵中毒，急性鐵中毒者嚴重時會導致休克甚至死亡，慢性鐵中毒者會出現(xiàn)肝硬化等一系列問題[21-22]。攝入過多的錳，將會引發(fā)精神方面的疾病，攝入5～10 g的錳元素時甚至會導致人體死亡[23-24]。

鐵錳濃度過高也會影響水體的感觀，水中鐵濃度>0.3 mg/L時水體會變渾濁，>1 mg/L時就具有鐵腥味；錳污染比鐵污染更嚴重，錳濃度高于0.3 mg/L時會使水產(chǎn)生異味[25]。鑒于此，我國城鎮(zhèn)生活飲用水衛(wèi)生標準是：鐵濃度<0.3 mg/L，錳濃度<0.1 mg/L。

3吸附法去除地下水鐵錳的研究現(xiàn)狀

3.1錳砂

錳砂處理地下水，具有工藝簡單，操作方便，工程造價低，長效穩(wěn)定，服務周期在5 a以上，易于管理，不添加任何化學藥劑即可去除水中鐵、錳、砷等有害物質，水質完全達到國家飲用水標準[26]。

錳砂在地下水除鐵除錳中經(jīng)常以錳砂濾池填料的形式出現(xiàn)，該濾池對Fe2+有較好的去除效果，可以將進水中Fe2+濃度由1.57 mg/L降到出水的0.06 mg/L，去除率高達96%；同時也可將Mn2+濃度從0.15 mg/L降到0.02 mg/L，去除率達到86%以上[27]。

使用錳砂處理地下水會受到一些因素的影響，熊玲等[28]研究高錳酸鉀改性的錳砂，發(fā)現(xiàn)4種因素對Mn2+吸附效率的影響順序為：pH值>反應時間>錳砂投加量>錳砂改性時間，當pH值為9、吸附時間為30 min、錳砂投加量為15 g/L、錳砂改性時間為36 h時，對Mn2+的吸附去除率最高，可達99.99%。

Liu等[29]研究發(fā)現(xiàn)錳礦、磁鐵礦、石英砂和陶粒對鐵錳的去除效果為：錳礦>磁鐵礦>石英砂>陶粒，陶粒、磁鐵礦和石英砂成熟時間都比錳砂長，且除鐵錳效果不及錳砂。在相同流量下，錳砂濾料的氧化速率快于石英砂濾料；在相同的去除率下，石英砂濾料的處理能力低于錳砂濾料[30]。

3.2沸石

沸石是一種常見的吸附劑，其吸附性能與其構造有極大的關系。沸石的晶體構造可分為3種組分：①鋁硅酸鹽骨架；②骨架內含可交換陽離子M的孔道和空洞；③潛在相的水分子[31]。

沸石常常以沸石濾柱形式出現(xiàn)在地下水除鐵除錳中，在停留時間為1.0 h時，沸石濾柱對鐵的最高去除率可達62.3%，對錳的最高去除率可達58.3%，并且可以保持5 d的較高去除率，隨后濾柱趨近飽和，鐵錳的去除率都下降[32]。

為了增強鐵錳的去除效果，目前大量研究集中在對沸石進行改性，趙玉華等[33]研究NaCl改性沸石處理鐵錳，發(fā)現(xiàn)NaCl改性沸石對鐵、錳的吸附和過濾能力均有很大的提高，主要是提高了沸石的離子交換、表面絡合和表面吸附能力，當原水中鐵、錳濃度分別為2.23，2.16 mg/L時，NaCl 改性沸石的吸附容量分別是天然沸石的2.29，2.20倍。王云波等[34]也發(fā)現(xiàn)用NaCl改性的沸石效果不錯，隨著NaCl濃度的升高，其對鐵錳的吸附量明顯提高，NaCl濃度為25%時達到最高，鐵、錳的去除率分別提高了13.81%，26.4%。

趙玉華等[35]、王云波等[34]和許景寒等[36]將幾種改性方法進行對比，趙玉華等[35]發(fā)現(xiàn)NaOH改性沸石的除鐵除錳效果要優(yōu)于NaCl和HDTMA改性沸石，當NaOH改性沸石的投加量為50 g/L、吸附時間為120 min、pH值為7左右時，此時鐵的去除率可達83.09%，錳的去除率可達49.65%。王云波等[34]對比微波改性、HCl改性和NaCl改性沸石方法，發(fā)現(xiàn)采用微波改性沸石，隨著微波時間的增加，其對鐵錳的吸附量大幅提升，10 min以后趨于平穩(wěn)，鐵、錳的去除率分別提高了4.78%，24.15%；用HCl改性的沸石，隨著HCl濃度的增大，其對鐵錳的吸附量也增加，3種改性方法中NaCl改性最為經(jīng)濟有效。許景寒等[36]研究經(jīng)微波加熱酸、堿和鹽改性的沸石處理亞鐵離子的效果時，發(fā)現(xiàn)微波NaOH改性沸石去除Fe2+能力優(yōu)于微波NaCl和微波HCl改性的，當微波功率為640 W、微波輻射時間為5 min、NaOH濃度為0.8 mol/L、Fe2+的初始質量濃度為82.5 mg/L時，其對Fe2+的去除率達到了96.88%。

3.3火山巖

火山巖用于吸附領域的時間較短，由于它具有表面粗糙、天然蜂窩多孔和含眾多金屬元素等優(yōu)點，使得它成為了除鐵除錳的一個有效吸附劑。

火山巖經(jīng)改性后效果更好，對火山巖除地下水鐵錳的主要研究集中在改性方面。胡建龍等[37]研究改性火山巖濾料處理高鐵錳水時，發(fā)現(xiàn)在濾速為7～8 m/h，pH值為中性或偏堿性時有利于鐵錳離子的去除，除鐵錳主要發(fā)生在濾料上部90 cm的濾層中；當濾料過濾穩(wěn)定后，用Fe(NO3)3和KOH改性處理的火山巖濾料對于鐵離子的去除率能達到95%以上，對Mn2+的去除率則能接近100%。王春榮等[38]研究用高錳酸鉀改性的火山巖處理高鐵錳水時，發(fā)現(xiàn)當濾速為7.0 m/h，連續(xù)54 h的過濾時，改性火山巖對錳離子的去除率可達94.8%～99.3%，而未改性火山巖對錳離子的去除率不到12.6%，去除率大增的可能原因是改性火山巖表面覆蓋了大量MnO2·H2O，其表面含有豐富的表面羥基，這些羥基會與水中鐵錳離子發(fā)生表面絡合反應，從而去除鐵錳離子。胡建龍等[39]用涂鐵改性火山巖處理含鐵錳離子水，發(fā)現(xiàn)改性火山巖對水中Fe2+的去除率可達80%以上, 與錳砂處理效果接近, 略低于火山巖，但是除Mn2+能力明顯高于錳砂和火山巖，去除率接近100%，這是由于涂鐵形成的鐵氧化物羥基化表面的化學吸附起了作用。

3.4生物質

生物質主要指自然界中一切有生命的可以生長的有機物質。用于吸附工程的有機物質及其廢棄物為生物質吸附劑。生物質吸附劑具備以下優(yōu)點：①材料成本低，分布廣；②孔隙率高，表面積大；③表層含有較多羥基；④在水中不溶解，易分離[40]。近年來研究的生物質吸附劑有鳳眼蓮、R.百葉薔薇和香蕉等。

趙良元等[41]研究生物吸附劑對水中Fe2+和 Mn2+的去除能力時，發(fā)現(xiàn)生物吸附劑可同時去除水中的Fe2+和Mn2+，且Fe2+和Mn2+的最大飽和吸附容量分別達到了4.91，3.80 mg/g，即使吸附劑再生10次后，其對Fe2+和Mn2+的去除率仍能達到90%以上。

另一項使用鳳眼蓮的根、莖和葉粉末吸附地下水中的Fe2+和Mn2+的實驗發(fā)現(xiàn)，其根和莖粉末分別是Fe2+和Mn2+的最佳吸附材料，根對Fe2+和莖對Mn2+的最大吸附容量分別為21.73±0.38 mg/g和15.55±0.58 mg/g，F(xiàn)e2+和Mn2+的去除率分別為96.58%和82.93%，該實驗Fe2+和Mn2+的吸附過程是表面擴散和粒內擴散同時進行的物理化學過程[42]。

AeslinaBinti等研究發(fā)現(xiàn)R.型百葉薔薇的最佳去除條件是接觸時間為240 min、pH值為5和投加量為0.05 g/(100 mL)，此時Fe2+和Mn2+的最大去除效率分別為99.55%和76.73%，試驗結果表明，R.型百葉薔薇是一種很有前途的生物吸附劑[43]。

即使生物質材料燒成了灰，其效果依舊很好。Das等[44]研究使用5種傳統(tǒng)易得材料的灰：香蕉果皮灰、香蕉假莖灰、香蕉葉灰、稻殼灰和竹灰，發(fā)現(xiàn)香蕉假莖是材料5種中除鐵效果最好的，在高pH值下投加香蕉假莖灰可以增加Fe2+沉淀，因為這種技術有著制造成本低、運行費用幾乎為0和不用電等優(yōu)勢，可以用于家庭地下水除鐵除錳。

3.5活性炭

活性炭是最成熟、最常見的吸附劑，有著大量的微孔，巨大的比表面積，良好的再生性能，吸附鐵錳主要通過靜電引力的物理吸附和化學鍵結合的化學吸附[45]。近年來對活性炭用于地下水鐵錳吸附的研究，大多以顆?；钚蕴繛橹?。

Ahmad等[46]研究發(fā)現(xiàn)在相對較高的溫度下，顆?；钚蕴亢丸F錳離子之間僅發(fā)生單分子層吸附，發(fā)生的化學結合屬于化學吸附，F(xiàn)e2+和Mn2+在顆粒活性炭上的吸附容量差異主要取決于它們的離子半徑和金屬離子的電負性。徐越群等[47]研究發(fā)現(xiàn)投加量為0.4 g(顆粒活性碳)/mg(Mn2+)時的吸附去除Mn2+效果最好。

3.6硅碳素

硅碳素的吸附功能主要體現(xiàn)在吸附離子半徑小于硅碳素孔穴半徑的離子，類似于活性炭的功能，其離子交換能力效果顯著[48]。

硅碳素除鐵能力一般，但是除錳很好。張吉庫等[49]研究硅碳素處理高錳地下水時，發(fā)現(xiàn)當Mn2+的初始質量濃度為45 mg/L、硅碳素粒徑為0.6～0.9 mm、投加量為50 g/L、吸附時間為60 min時，硅碳素對Mn2+表現(xiàn)出很強的吸附性能，最大飽和吸附量可達6.954 mg/g。

硅碳素和錳砂對鐵錳的去除各有側重。宋鑫等[50]研究發(fā)現(xiàn)如果地下水只含錳，可直接用二級硅碳素濾柱去除，這是由于硅碳素濾料是一種具有架狀結構的硅酸鹽，有著較大的比表面積和特殊的晶體結構，可以與地下水中的Mn2+進行離子交換，吸附過濾除錳[51]；如果地下水只含鐵，可直接用一級錳砂濾柱去除，這是由于錳砂會對Fe2+進行催化-氧化、吸附及過濾[27]；如果地下水含高鐵低錳，則可采用兩級過濾去除，這是由于一級錳砂可以處理鐵離子和其他雜質且兼具過濾效應，防治二級硅碳素濾層堵塞，二級硅碳素進行高效除錳[52]。如果地下水含低鐵高錳，使用一級錳砂二級硅碳素濾柱串聯(lián)處理效果最好，且最為經(jīng)濟可行，F(xiàn)e2+和Mn2+的去除率可以分別維持在71.3%和95%以上[53]。

3.7其他

除了上述幾大類吸附劑外，凹凸棒石、粉煤灰、石灰石、硅砂、河沙、藍瑪瑙、殼聚糖等也可以作為除鐵除錳的吸附劑。

焙燒改性的凹凸棒石對Fe2+和Mn2+的去除率隨著焙燒溫度的增加先變化不大后減小，這個轉折點出現(xiàn)在500 ℃附近，減小的原因是高溫使得凹凸棒石內部結構發(fā)生折疊收縮，導致孔道逐步塌陷所致；而酸化改性的凹凸棒石對Fe2+和Mn2+的去除率隨酸化濃度的增加先減小后增大，這個轉折點分別出現(xiàn)在HCl濃度為5 mol/L和4 mol/L處[54-55]。

王姣姣等[56]研究用堿改性粉煤灰處理時，發(fā)現(xiàn)在振蕩時間為8 h，投入量為10 g/L時，改性粉煤灰對Fe(Ⅲ)和Mn(Ⅱ)的去除率分別為99.39%，98.97%，最大吸附量分別可達4.8，0.81 mg/g。

Wang等[57]研究pH值和共存離子對石灰石凈化含鐵地下水的影響時，發(fā)現(xiàn)低pH值(pH值=4)會降低石灰石去除Fe2+的效果，pH值在5～9之間比較合適；Na+和Ca2+傾向于通過提高溶液的離子強度，以干擾石灰石除鐵，石灰石對Mn2+和Fe2+都有吸附去除效果，因此Mn2+會與Fe2+競爭石灰石的吸附位點。

張鳳君等[59]研究用高錳酸鉀改性的河沙處理高錳地下水時，發(fā)現(xiàn)當水力停留時間為24 min，溶解氧為7 mg /L，pH值為中性或弱堿性，Mn2+的初始質量濃度不大于2 mg/L時，經(jīng)該改性河沙過濾后，出水Mn2+的質量濃度可以持續(xù)穩(wěn)定在0.1 mg/L以下，這是由于改性后的河沙表面均勻覆蓋了一層以MnO2為主的錳氧化物的薄膜，該薄膜有著強吸附和自催化作用。

Joanna等[60]研究藍瑪瑙濾柱去除地下水的鐵錳時，發(fā)現(xiàn)除鐵區(qū)出現(xiàn)在藍瑪瑙濾柱的上部，而除錳區(qū)出現(xiàn)在中下部，濾柱中下部的除錳主要通過吸附去除，而生物氧化去除只占一小部分，藍瑪瑙比錳砂更易成熟，相比錳砂成熟需要57 d，而藍瑪瑙只需要27 d。

賴坤容等[61]研究殼聚糖處理高錳地下水時，發(fā)現(xiàn)當Mn2+的初始質量濃度為1 mg/L、溫度為40 ℃、殼聚糖投加量為0.8 g、吸附時間為8 h、pH值為10時，此時殼聚糖對Mn2+的吸附去除率為98.78%，吸附容量可達197.5 μg/g，這主要是由于殼聚糖分子中的氨基與Mn2+發(fā)生了配位作用。

Inglezakis等[62]研究蛭石和斜發(fā)沸石利用閉環(huán)固定床系統(tǒng)除含鐵錳地下水時，發(fā)現(xiàn)蛭石的除鐵錳能力比斜發(fā)沸石更強，2種材料對鐵的去除效果都高于錳，蛭石對Fe2+和Mn2+的去除率分別為100%和59%～75%，斜發(fā)沸石對Fe2+和Mn2+的去除率分別為64%～82%和22%～30%，蛭石和沸石對Fe2+和Mn2+去除主要是通過離子交換。

4研究方向

吸附法有著不錯的吸附效果，也有著一些值得繼續(xù)研究和改進的地方。本文重點列出了以下幾個研究方向。

(1) 錳砂是最常見的除鐵除錳吸附劑，改性后效果更佳，但是其受pH值等影響也較大。今后對錳砂的研究重心可放在研究改性方法來弱化pH值等因素對它的吸附影響。

(2) 沸石和火山巖處理鐵錳能力一般，改性后處理能力突飛猛進，因此今后的研究重心可繼續(xù)放在改性上。

(3) 生物質吸附劑的制造運行成本低，該吸附劑最適合某些偏遠落后地區(qū)的地下水除鐵除錳，因此今后的研究重心可放在研究該地區(qū)周圍生物體對鐵錳的去除效果上，從而將技術推廣給當?shù)鼐用癯F除錳。

(4) 活性炭除鐵除錳以顆粒活性炭研究較多，今后的研究重心可放在粉末活性炭上，另外在活性炭吸附領域中附著某些金屬的活性炭處理效果不錯，今后也可以在除鐵除錳領域嘗試。

(5) 目前主要是研究硅碳素與錳砂聯(lián)合除鐵除錳，今后可繼續(xù)在此基礎上研究其運行的相關參數(shù)，及其與其他吸附劑聯(lián)合吸附的效果。

參考文獻：

[1]陳麗芳，李敏. 我國地下水除鐵除錳技術研究概況[J]. 福建師范大學學報(自然科學版)，2009，15(5)：112-117.

[2]張杰，李冬，陳立學，等. 地下水除鐵除錳機理與技術的變革[J]. 自然科學進展，2005，15(4)：51-56.

[3]中華人民共和國環(huán)境保護部. 2013年中國環(huán)境狀況公報——淡水環(huán)境[EB/OL]. (2014-06-05)[2015-06-18].http://jcs.mep.gov.cn/hjzl/zkgb/2013zkgb/201406/t20140605_276490.htm.

[4]朱秀芹，李燦波. 地下水除鐵除錳技術發(fā)展歷程及展望[J]. 黑龍江水利科技，2008，36(6)：121-122.

[5]劉細元. 江西省南昌市地下水無機污染現(xiàn)狀及其評價[J]. 資源調查與環(huán)境，2006，27(4):305-309.

[6]龔琴紅，熊江波，曾建玲. 南昌地區(qū)農(nóng)村飲用地下水鐵錳污染調查及水質評價[J]. 江西化工，2010,(4)：45-49.

[7]LI L J, MA L, ZHANG J,etal. Groundwater Contamination Assessment and Analysis of Contamination Factors of Songyuan City in Jilin Province[J]. Acta Geoscientica Sinica, 2014, 35(2): 156-162.

[8]陳天意. 錳砂濾池處理高濃度鐵錳及氨氮地下水pH影響研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學，2014.

[9]薛長安，王娟珍，王志勇. 次氯酸鈉應用于地下水除鐵錳試驗研究[J]. 海峽科技與產(chǎn)業(yè)，2013，(7)：60-61.

[10]趙焱，李冬，李相昆，等. 高效生物除鐵除錳工程菌MSB-4的特性研究[J]. 中國給水排水，2009，25(1)：40-44.

[11]唐玉蘭，武利，傅金祥，等. 二氧化氯/混凝劑工藝處理含鐵水的試驗研究[J]. 供水技術，2010，4(1)：14-16.

[12]李繼震. 接觸氧化除鐵除錳機理的探討[J]. 中國給水排水，2010，26(18)：6-8.

[13]郭紹東，梁恒，陳杰，等. 超濾膜組合工藝處理含鐵地下水的效能[J]. 中國給水排水，2014，30(17)：5-8.

[14]李熒，程家迪，劉銳，等. 微濾膜處理鐵污染地下水的效果及膜污染控制研究[J]. 中國給水排水，2010，26(1)：36-39.

[15]唐朝春，陳惠民，劉名，等. ZnAl和MgAl水滑石吸附廢水中磷的研究進展[J]. 化工進展，2015，34(1)：245-251.

[16]王振興，王鶴立，李向全，等. 地下水除鐵除錳技術研究進展[J]. 環(huán)境工程，2012，30(增刊)：48-51.

[17]HALLBERG K B, JOHNSON D B. Biological Manganese Removal from Acid Mine Drainage in Constructed Wetlands and Prototype Bioreactors[J]. Science of the Total Environment, 2005, 338(1): 115-124.

[18]OTERO X L, FERREIRA T O, HUERTA-DíAZ M A,etal. Geochemistry of Iron and Manganese in Soils and Sediments of a Mangrove System,Island of Pai Matos(Cananeia—SP, Brazil)[J].Geoderma,2009,148(3):318-335.

[19]禹麗娥. 地下水生物除鐵效果及其動力學研究[J]. 供水技術，2009，3(3)：19-21.

[20]陳宇輝，余健，謝水波. 地下水除鐵除錳研究的問題與發(fā)展[J]. 工業(yè)用水與廢水，2003，34(3)：1-4.

[21]張杰，戴鎮(zhèn)生. 地下水除鐵除錳現(xiàn)代觀[J]. 給水排水，1996，22(10)：13-16.

[22]杜秀蘭，劉罡，張曉雨，等. 基于農(nóng)村飲用水接觸氧化除鐵除錳技術[J]. 黑龍江水利科技，2009，6(37)：49-51.

[23]Water Health Organization. Guidelines for Drinking-water Quality(Third Edition)[J].Engenharia Sanitaria e Ambiental, 2011, 19(4): 397-399.

[24]佟與衡. 實用廢水處理技術[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，1998.

[25]李倩. 接觸氧化-超濾組合工藝處理含高濃度鐵錳及氨氮地下水的研究[D]. 青島：青島理工大學，2014.

[26]百度百科. 錳砂[DB/OL].(2013-02-26)[2015-06-18].http://baike.baidu.com/view/1934158.htm.

[27]郭振遠，賀松年，劉宗耀． 分層錳砂濾池去除地下水中鐵離子的工程應用[J]． 四川環(huán)境，2010，29(3)：22-23．

[28]熊玲，張瑞雪，吳攀，等. 改性錳砂對廢水中錳的吸附特性研究[J]. 環(huán)境工程學報，2012，6(1)：206-211.

[29]LIU J, ZHANG H L, YOU K,etal. Different Filter Material on the Northeast Biological Iron Manganese Removal Effect of Groundwater in the Countryside[J]. Applied Mechanics and Materials, 2014, 522: 465-468.

[30]趙海華，劉林斌. 生物法去除地下水鐵錳的影響因素研究[J]. 工程建設與設計，2013，(3)：128-130.

[31]百度百科. 沸石[DB/OL]. (2013-01-08)[2015-06-18].http://baike.baidu.com/view/84680.htm.

[32]譚萬春，王云波，喻晨雪，等． 改性沸石處理高鐵錳地下水[J]． 環(huán)境工程學報，2013，7(6)：2203-2207.

[33]趙玉華，常啟雷，林長宇，等. NaCl改性沸石對含鐵錳微污染地下水處理效能[J]. 沈陽建筑大學學報(自然科學版)，2010，26(5)：966-970.

[34]王云波，廖天鳴. 沸石處理農(nóng)村高鐵錳地下水的改性研究[J]. 水科學與工程技術，2012，(4)：1-3.

[35]趙玉華，常啟雷，李妍，等. NaOH改性沸石吸附地下水中鐵錳效能研究[J]. 遼寧化工，2009，38(12)：857-860.

[36]許景寒，瞿東惠，楊文平. 微波加熱酸、堿、鹽改性沸石對亞鐵離子的吸附研究[J]. 化學與生物工程，2013，30(9)：65-67.

[37]胡建龍，王春榮，何緒文，等. 改性火山巖濾料去除礦井水中鐵錳離子影響因素研究[J]. 環(huán)境工程學報，2009，3(7)：1199-1202.

[38]王春榮，胡建龍，何緒文，等. 改性火山巖處理高鐵錳礦井水機理分析[J]. 煤炭科學技術，2013，41(1)：121-124.

[39]胡建龍，王春榮，何緒文，等. 涂鐵改性火山巖去除礦井水中鐵錳離子試驗[J]. 煤炭科學技術，2009，37(4)：114-116.

[40]張穎. 農(nóng)業(yè)固體廢棄物資源化利用[M]. 北京. 化學工業(yè)出版社，2005：2-3.

[41]趙良元，朱遲，蔣金輝，等. Bio-F生物吸附劑對水中鐵錳的去除與特性[J]. 環(huán)境科學研究，2012，25(4)：425-430.

[42]韓永和，章文賢，周志華，等. 鳳眼蓮對二價鐵錳離子的吸附及機理研究[J]. 環(huán)境科學學報，2013，33(3)：715-724.

[43]KADIR A A, OTHMAN N,AZMI N A M. Potential of Using ROSA Centifolia to Remove Iron and Manganese in Groundwater Treatment[J]. International Journal of Sustainable Construction Engineering and Technology, 2012, 3(2): 70-82.

[44]DAS B, HAZARIKA P, SAIKIA G,etal. Removal of Iron from Groundwater by Ash: A Systematic Study of a Traditional Method[J]. Journal of hazardous materials, 2007, 141(3): 834-841.

[45]唐朝春，陳惠民，劉名，等. 利用吸附法除磷研究進展[J]. 工業(yè)水處理，2015，35(7):1-4.

[46]AHMAD B J, CHENG W H, LOW W M,etal. Study on the Removal of Iron and Manganese in Groundwater by Granular Activated Carbon[J]. Desalination,2005,182(1):347-353.

[47]徐越群，趙宏杰，徐菲，等. 高錳地下水吸附試驗研究[J]. 南水北調與水利科技，2013，(3)：35-38.[48]百度百科. 硅碳素[DB/OL]. (2015-01-15)[2015-06-18].http://baike.baidu.com/view/2254990.htm.[49]張吉庫，宋鑫，姜陽，等. 硅碳素對地下水中Mn2+的吸附研究[J]. 給水排水，2010，36(增刊)：18-21.

[50]宋鑫，馮喜來，劉曉靜，等. 兩級過濾去除地下水中鐵錳的試驗研究[J]. 供水技術，2010，4(5)：10-12.

[51]陳海波，崔元范，劉廣軍，等. 硅碳素處理含錳地下水的試驗研究[J]. 節(jié)能，2009，28(9)：19-22.

[52]霍威. 硅碳素濾料在處理地下水中的應用研究[J]. 節(jié)能，2012，31(5)：32-34.

[53]張吉庫，宋鑫，孟建軍，等. 錳砂和硅碳素聯(lián)合處理低鐵高錳地下水[J]. 沈陽建筑大學學報(自然科學版)，2011，27(4)：751-754.

[54]范曉為，林少華，何蕙君. 凹凸棒石對水中Fe2+的吸附特性研究[J]. 環(huán)境科學與管理，2010，35(11)：77-79.

[55]馬純照，林少華． 凹凸棒石對水中Mn2+的吸附特性研究[J]． 廣東化工，2010，37(12)：99-100．

[56]王姣姣，崔巖山，白帆，等. 改性粉煤灰對水體中鐵錳的去除效果研究[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2013，32(3)：635-640.

[57]WANG Y, SIKORA S, KIM H,etal. Effects of Solution Chemistry on the Removal Reaction Between Calcium Carbonate-based Materials and Fe (II)[J]. Science of the Total Environment, 2013, 443: 717-724.

[59]張鳳君，朱樹陽，鐘爽，等. 改性河砂過濾處理高錳地下水[J]. 科技導報，2012，30(5)：27-32.

[60]JOANNA J W, DYMACZEWSKI Z, WEBER. Iron and Manganese Removal from Groundwater by Filtration Through a Chalcedonite Bed[J]. Journal of Water Supply: Research and Technology—AQUA, 2015, 64(1): 19-34.

[61]賴坤容，李夢耀，周維博. 殼聚糖對高錳地下水的吸附研究[J]. 應用化工，2010，39(8)：1167-1169.

[62]INGLEZAKIS V J, ELAIOPOULOS K, AGGELATOU V,etal. Treatment of Underground Water in Open flow and Closed-loop Fixed Bed Systems by Utilizing the Natural Minerals Clinoptilolite and Vermiculite[J]. Desalination and Water Treatment, 2012, 39(1/3): 215-227.

(編輯：劉運飛)

Advances in Removal of Iron and Manganese fromGroundwater by Adsorption Method

TANG Chao-chun, CHEN Hui-min, YE Xin, LIU Ming

(School of Civil Engineering and Architecture, East China Jiaotong University, Nanchang330013, China)

Abstract:In order to solve the problem of high contents of iron and manganese in groundwater, the adsorption method has been widely used due to its advantages of large capacity, small energy consumption, low pollution, fast removal efficiency, and recycled usage. We introduce the principle and effectiveness of adsorption using manganese sand, zeolite, volcano rock, biomass, activated carbon and silicon carbon adsorbents, and expound the modification result and influence factors of some adsorbents. Also we point out the improvements and research directions of the adsorbents: manganese sand can be modified to weaken the influence of pH and other factors on the adsorption; the research focus of zeolite and volcanic rock remains on the modification; the adsorption effect of biomass in the polluted area should be emphasized; silicon carbon adsorbents can be used together with other adsorbents.

Key words:groundwater; iron removal; manganese removal; adsorption; research progress

收稿日期：2015-06-08；修回日期：2015-06-28

基金項目：江西省自然科學基金資助項目(20132BAB203033)；江西省研究生創(chuàng)新專項資金項目(YC2014-S251)；江西省科技廳支撐計劃項目(2009AE01601)

作者簡介：唐朝春(1964-)，男，安徽和縣人，教授，主要從事水處理理論與技術研究，(電話)18172858907(電子信箱)tangcc1964@163.com。

doi:10.11988/ckyyb.20150479

中圖分類號：X703.1

文獻標志碼：A

文章編號：1001-5485(2016)06-0018-06

2016,33(06):18-23