Novel manganese treatment process by oxidative superfine activated carbon

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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．