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文檔簡介
《新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的研制及其除砷效能與機制研究》一、引言水中的砷污染問題已日益凸顯,因其具有潛在的高毒性及對人體健康的嚴(yán)重危害性,成為了亟待解決的環(huán)境問題。在各種除砷技術(shù)中,吸附法因其高效、經(jīng)濟且操作簡便等特點受到了廣泛關(guān)注。本研究致力于開發(fā)一種新型的復(fù)合鐵鈦錳吸附劑,以實現(xiàn)對水體中砷的高效去除,并深入探究其除砷效能及作用機制。二、新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的研制(一)材料選擇與制備本研究選取鐵、鈦、錳三種元素作為主要成分,通過共沉淀法制備新型復(fù)合吸附劑。在制備過程中,通過調(diào)整各元素的配比,控制反應(yīng)條件,以獲得最佳的吸附效果。(二)表征與分析利用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜分析(EDS)等手段對制備的復(fù)合吸附劑進行表征。結(jié)果表明,該吸附劑具有較高的比表面積和良好的孔隙結(jié)構(gòu),有利于提高吸附性能。三、除砷效能研究(一)實驗方法采用靜態(tài)吸附法,以模擬含砷水樣為研究對象,探究新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的除砷效能。通過改變吸附時間、溫度、pH值等條件,考察各因素對吸附效果的影響。(二)實驗結(jié)果與分析實驗結(jié)果表明,新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑對砷具有較好的吸附效果,能在較短的時間內(nèi)達(dá)到吸附平衡,且受溫度影響較小。此外,pH值對吸附效果有顯著影響,在一定的pH值范圍內(nèi),吸附效果達(dá)到最佳。四、除砷機制研究(一)化學(xué)作用機制研究表明,新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑通過與水中的砷離子發(fā)生化學(xué)作用,如靜電吸引、絡(luò)合作用等,從而實現(xiàn)砷的去除。同時,鐵、鈦、錳三種元素的協(xié)同作用也有助于提高吸附效果。(二)物理作用機制除了化學(xué)作用外,該吸附劑還具有較大的比表面積和良好的孔隙結(jié)構(gòu),有利于通過物理吸附作用去除水中的砷。物理吸附與化學(xué)吸附共同作用,提高了整體吸附效果。五、結(jié)論本研究成功研制出一種新型的復(fù)合鐵鈦錳吸附劑,該吸附劑對水中的砷具有較好的去除效果。除砷機制主要包括化學(xué)作用和物理作用兩個方面,其中鐵、鈦、錳三種元素的協(xié)同作用及吸附劑的孔隙結(jié)構(gòu)對提高吸附效果起到關(guān)鍵作用。此外,該吸附劑具有良好的實際應(yīng)用前景,為解決水中的砷污染問題提供了新的思路和方法。六、展望與建議未來研究可進一步優(yōu)化新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的制備工藝,提高其在實際應(yīng)用中的穩(wěn)定性和耐用性。同時,可以探究該吸附劑在其他重金屬離子去除方面的應(yīng)用潛力,為水處理領(lǐng)域提供更多可行的技術(shù)方案。此外,建議在實際應(yīng)用中結(jié)合具體的水質(zhì)條件和需求,合理選擇和使用吸附劑,以達(dá)到最佳的除砷效果。七、深入研究新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的除砷效能為了進一步研究新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的除砷效能,我們可以從多個角度進行深入探討。首先,可以通過改變吸附劑中鐵、鈦、錳的比例,觀察其對除砷效果的影響,從而找到最佳的元素配比。其次,可以研究吸附劑在不同水質(zhì)條件下的除砷效果,如不同濃度的砷溶液、不同pH值的水質(zhì)等,以了解其在實際應(yīng)用中的適應(yīng)性。此外,還可以通過動力學(xué)研究,了解吸附過程中砷離子的吸附速率和平衡時間,為實際應(yīng)用提供理論依據(jù)。八、機制研究中的細(xì)節(jié)探討在化學(xué)作用機制方面,可以進一步研究靜電吸引和絡(luò)合作用的具體過程,如吸附劑與砷離子之間的電子轉(zhuǎn)移、化學(xué)鍵的形成等。同時,可以運用量子化學(xué)計算方法,從分子層面揭示吸附劑與砷離子之間的相互作用力,為優(yōu)化吸附劑的結(jié)構(gòu)提供理論指導(dǎo)。在物理作用機制方面,可以詳細(xì)研究吸附劑的比表面積、孔隙結(jié)構(gòu)等物理性質(zhì)對物理吸附的影響。通過對比不同比表面積和孔隙結(jié)構(gòu)的吸附劑的除砷效果,可以更清晰地了解物理性質(zhì)與吸附效果之間的關(guān)系。九、實際應(yīng)用與效果評估新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑在實際應(yīng)用中表現(xiàn)出良好的除砷效果。為了更全面地評估其應(yīng)用效果,可以進行實際水體的除砷實驗,如河流、湖泊、地下水等。通過對比處理前后的水質(zhì)指標(biāo),可以更準(zhǔn)確地評價吸附劑的除砷效果。此外,還可以考慮吸附劑的經(jīng)濟性、環(huán)保性等因素,為其在實際水處理中的應(yīng)用提供更多參考。十、未來研究方向與建議未來研究可以在以下幾個方面進行拓展:一是進一步優(yōu)化吸附劑的制備工藝,提高其穩(wěn)定性和耐用性;二是探究該吸附劑在其他重金屬離子去除方面的應(yīng)用潛力;三是結(jié)合實際水體的水質(zhì)條件和需求,開發(fā)出更適合特定地區(qū)的吸附劑;四是加強吸附劑的性能評價和安全評估,確保其在實際應(yīng)用中的可靠性和安全性??傊?,新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的研制及其除砷效能與機制研究具有重要的現(xiàn)實意義和應(yīng)用價值。通過深入研究和不斷優(yōu)化,該吸附劑有望在水處理領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用,為解決水中的砷污染問題提供更多可行的技術(shù)方案。十一、新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的材料選擇與制備在新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的研制過程中,材料的選擇與制備是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。首先,應(yīng)選擇具有高比表面積、良好孔隙結(jié)構(gòu)和優(yōu)異化學(xué)穩(wěn)定性的基材,如活性炭、硅膠、金屬氧化物等。這些基材的表面可以進行化學(xué)改性或負(fù)載活性組分,以提高其對砷的吸附能力。其次,制備過程中需控制反應(yīng)條件,如溫度、時間、pH值等,以獲得理想的吸附劑結(jié)構(gòu)和性能。此外,通過摻雜其他金屬元素或氧化物,可以進一步改善吸附劑的吸附性能和穩(wěn)定性。十二、吸附劑表面改性與活化為了進一步提高新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的除砷效能,可以對吸附劑表面進行改性與活化。表面改性可以通過引入具有高親和力的官能團或基團來實現(xiàn),如引入含氧、氮、硫等元素的官能團,增強吸附劑與砷離子之間的相互作用力?;罨^程則可以通過物理或化學(xué)方法,如熱處理、氧化還原處理等,使吸附劑表面產(chǎn)生更多的活性位點,提高其吸附能力。十三、除砷機制研究除砷機制是新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑研究的重要部分。通過研究吸附劑與砷離子的相互作用過程,可以揭示其除砷機制。利用現(xiàn)代分析技術(shù),如X射線衍射、紅外光譜、掃描電鏡等,對吸附劑進行表征和分析,可以了解其表面性質(zhì)、孔隙結(jié)構(gòu)、活性組分等信息。結(jié)合吸附實驗和模擬計算,可以進一步探討吸附劑與砷離子的結(jié)合方式、結(jié)合強度以及影響因素,為優(yōu)化吸附劑的制備工藝和提高其除砷效果提供理論依據(jù)。十四、環(huán)境因素對吸附效果的影響研究環(huán)境因素如溫度、pH值、共存離子等對新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的除砷效果具有重要影響。通過研究這些因素對吸附過程的影響規(guī)律和機制,可以更好地理解吸附劑的除砷性能。例如,可以考察溫度對吸附速率和平衡吸附量的影響,探究pH值對砷存在形態(tài)和吸附劑表面電荷的影響,以及共存離子對吸附劑選擇性和吸附容量的影響等。這些研究有助于為實際水處理過程中的條件控制提供指導(dǎo)。十五、與其他除砷技術(shù)的對比研究為了更全面地評價新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的除砷效果,可以將其與其他除砷技術(shù)進行對比研究。包括傳統(tǒng)的化學(xué)沉淀法、生物法以及新興的納米材料除砷技術(shù)等。通過對比不同技術(shù)的除砷效果、成本、操作簡便性等因素,可以更客觀地評估新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的優(yōu)勢和局限性,為其在實際應(yīng)用中的推廣提供參考。十六、安全性與環(huán)保性評估在新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的實際應(yīng)用中,安全性與環(huán)保性是至關(guān)重要的。因此,需要對吸附劑進行嚴(yán)格的安全性評估和環(huán)保性評價。通過檢測其在水處理過程中的溶出物、殘留物等指標(biāo),評估其對環(huán)境和人體的潛在影響。同時,還需要考慮其制備過程中的能源消耗、原材料來源等因素的可持續(xù)性。通過這些評估和評價,可以確保新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑在實際應(yīng)用中的可靠性和安全性。綜上所述,新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的研制及其除砷效能與機制研究是一個多維度、多層次的課題。通過深入研究和實踐應(yīng)用,該吸附劑有望為解決水中的砷污染問題提供更多可行的技術(shù)方案和思路。十七、工藝優(yōu)化與參數(shù)調(diào)控針對新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的除砷效能,進行工藝優(yōu)化與參數(shù)調(diào)控是至關(guān)重要的。包括但不限于吸附時間、pH值、溫度、吸附劑用量等因素,均會對吸附效果產(chǎn)生影響。因此,需要系統(tǒng)地研究這些因素對吸附劑除砷效果的影響,找到最佳的工藝參數(shù)和操作條件。這可以通過設(shè)計實驗,改變單一或多個因素,觀察其對除砷效果的影響,進而通過數(shù)據(jù)分析找到最優(yōu)的工藝條件。十八、吸附劑的再生與循環(huán)利用吸附劑的再生與循環(huán)利用是評價其經(jīng)濟性和實用性的重要指標(biāo)。對于新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑,需要研究其再生方法和再生效率。這包括使用何種方法能夠有效地去除吸附劑上的砷,同時不損害其結(jié)構(gòu),使其能夠循環(huán)使用。此外,還需要評估再生后吸附劑的除砷效果是否與新的吸附劑相當(dāng),或者存在多大的性能損失。十九、吸附劑的表面性質(zhì)研究吸附劑的表面性質(zhì)對于其吸附性能具有重要影響。因此,需要對新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的表面性質(zhì)進行深入研究。包括其表面的化學(xué)組成、物理結(jié)構(gòu)、電荷性質(zhì)等,這些因素都會影響其對砷的吸附能力和選擇性。通過研究這些表面性質(zhì),可以更好地理解其吸附機制,進而優(yōu)化其制備方法和使用條件。二十、實際水體中的應(yīng)用研究除了實驗室條件下的研究,還需要在實際水體中應(yīng)用新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑,以驗證其除砷效果和實用性。這包括在不同類型、不同濃度的砷污染水體中的應(yīng)用,以及與其他水處理工藝的聯(lián)合使用。通過實際應(yīng)用研究,可以更全面地評價該吸附劑的除砷效果和潛在問題,為其在實際水處理中的應(yīng)用提供更可靠的依據(jù)。二十一、經(jīng)濟性分析與推廣應(yīng)用對于新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的經(jīng)濟性分析也是其推廣應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)。需要綜合考慮其制備成本、使用成本、再生成本等因素,以及其在不同規(guī)模水處理中的應(yīng)用效果和經(jīng)濟效益。通過經(jīng)濟性分析,可以更好地了解該吸附劑在實際應(yīng)用中的可行性和推廣價值,為其在實際水處理中的應(yīng)用提供參考。通過二十二、多組分復(fù)合效果的研究對于新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑,研究多組分間的復(fù)合效果也尤為重要。通過分析鐵、鈦、錳等元素在吸附劑中的比例、分布及相互作用,可以深入了解各組分對吸附性能的貢獻及其協(xié)同效應(yīng)。這有助于優(yōu)化吸附劑的配方,進一步提高其除砷效能。二十三、環(huán)境友好性評估新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的環(huán)境友好性也是其研究的重要方面。需要評估其在生產(chǎn)、使用及處置過程中對環(huán)境的影響,包括對水體、土壤及空氣的潛在污染。此外,還需研究其可生物降解性及對生態(tài)系統(tǒng)的長期影響,以評估其環(huán)境安全性。二十四、與其他除砷技術(shù)的對比研究為了更全面地評價新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的除砷效能,需要將其與其他除砷技術(shù)進行對比研究。這包括傳統(tǒng)的化學(xué)沉淀法、生物法等,以及其他新型的吸附材料。通過對比研究,可以明確該吸附劑的優(yōu)缺點,為其在實際水處理中的應(yīng)用提供更全面的參考。二十五、吸附動力學(xué)與熱力學(xué)研究吸附動力學(xué)和熱力學(xué)是研究新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑除砷機制的重要手段。通過研究吸附過程的動力學(xué)參數(shù)和熱力學(xué)性質(zhì),可以深入了解吸附劑與砷的相互作用機制,包括吸附速率、吸附容量、吸附熱等。這有助于優(yōu)化吸附劑的制備工藝和使用條件,提高其除砷效率。二十六、實際應(yīng)用中的穩(wěn)定性與耐久性測試新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑在實際應(yīng)用中的穩(wěn)定性與耐久性是評價其性能的重要指標(biāo)。需要通過長期運行試驗,評估其在不同水質(zhì)、不同溫度、不同pH值等條件下的性能穩(wěn)定性。同時,還需要研究其在多次使用后的再生性能和吸附性能的保持情況,以評估其耐久性。二十七、機理模型的研究與建立為了更好地理解新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的除砷機制,需要建立相應(yīng)的機理模型。通過機理模型的研究,可以深入分析吸附劑與砷的相互作用過程,揭示其除砷機理。這有助于優(yōu)化吸附劑的制備方法和使用條件,提高其除砷效率。二十八、智能化制備技術(shù)的研究與應(yīng)用隨著智能化制造技術(shù)的發(fā)展,將智能化技術(shù)應(yīng)用于新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的制備過程中也是未來的研究方向。通過智能化制備技術(shù),可以實現(xiàn)吸附劑的精確制備和優(yōu)化,提高其性能和降低成本。同時,智能化技術(shù)還可以用于吸附劑的性能監(jiān)測和質(zhì)量控制,確保其在實際應(yīng)用中的穩(wěn)定性和可靠性。二十九、社會與經(jīng)濟效益的綜合評估對于新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的社會與經(jīng)濟效益進行綜合評估也是其研究的重要內(nèi)容。需要綜合考慮該吸附劑的推廣應(yīng)用對環(huán)境保護、水資源利用、經(jīng)濟發(fā)展等方面的影響,以及其在不同地區(qū)、不同規(guī)模水處理中的應(yīng)用成本和經(jīng)濟效益。這有助于全面了解該吸附劑的實際應(yīng)用價值和推廣前景。三十、除砷效能的全面評價對于新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的除砷效能進行全面評價是研究的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。這包括在不同水質(zhì)條件下的除砷效果、除砷速度、以及砷的去除率等指標(biāo)的測定和比較。同時,還需要考慮吸附劑對其他污染物質(zhì)的吸附效果,以評估其在實際水處理中的綜合性能。三十一、環(huán)境友好型材料的研發(fā)在新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的研制過程中,需要考慮其環(huán)境友好性。這包括吸附劑的制備過程中是否使用有害物質(zhì),以及吸附劑在使用后是否易于回收和再生,是否對環(huán)境造成二次污染等。研發(fā)環(huán)境友好型材料是未來吸附劑研究的重要方向。三十二、與其他除砷技術(shù)的對比研究為了更全面地評估新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的除砷效能,需要將其與其他除砷技術(shù)進行對比研究。這包括傳統(tǒng)除砷技術(shù)如沉淀法、離子交換法等,以及新興的除砷技術(shù)如光催化、電化學(xué)等。通過對比研究,可以更好地了解新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的優(yōu)缺點,為其進一步優(yōu)化提供依據(jù)。三十三、實際應(yīng)用中的操作與管理研究除了吸附劑本身的性能研究外,還需要考慮其在實際應(yīng)用中的操作與管理問題。這包括吸附劑的投加量、投加方式、使用周期、以及如何與其他水處理工藝相結(jié)合等。通過實際操作和管理研究,可以更好地了解新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑在實際水處理中的應(yīng)用效果和可行性。三十四、安全性與毒理學(xué)研究由于新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑將用于水處理領(lǐng)域,其安全性與毒理學(xué)研究也是必不可少的。需要評估吸附劑本身以及其在處理過程中可能產(chǎn)生的物質(zhì)的毒性和安全性,以確保其在實際應(yīng)用中對人體和環(huán)境無害。三十五、多尺度表征技術(shù)的運用為了更深入地了解新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的除砷機制和性能,需要運用多尺度表征技術(shù)對其進行分析和表征。這包括微觀結(jié)構(gòu)分析、表面性質(zhì)分析、元素組成分析等,以獲取更全面的信息。多尺度表征技術(shù)的運用有助于更準(zhǔn)確地評估吸附劑的性能和優(yōu)化其制備方法。三十六、與其他材料的復(fù)合應(yīng)用研究除了鐵鈦錳之外,還可以考慮將新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑與其他材料進行復(fù)合應(yīng)用研究。通過與其他材料的復(fù)合應(yīng)用,可以進一步提高吸附劑的除砷效能和其他性能,拓寬其應(yīng)用范圍。三十七、標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化研究為了推動新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的廣泛應(yīng)用和規(guī)范化管理,需要制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。這包括吸附劑的制備方法、性能評價指標(biāo)、使用條件等方面的規(guī)定和要求,以確保其在實際應(yīng)用中的穩(wěn)定性和可靠性。三十八、除砷效能的持續(xù)優(yōu)化為了進一步提高新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的除砷效能,需要進行持續(xù)的效能優(yōu)化研究。這包括通過改變吸附劑的組成、結(jié)構(gòu)、孔隙度等參數(shù),以及調(diào)整處理條件(如pH值、溫度、接觸時間等),來尋找最佳的除砷效果。此外,還可以通過引入新的技術(shù)和方法,如納米技術(shù)、生物技術(shù)等,來提高吸附劑的除砷效能。三十九、吸附機制的研究了解新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的除砷機制對于優(yōu)化其性能和擴大應(yīng)用范圍至關(guān)重要。因此,需要深入研究吸附劑與砷的相互作用機制,包括吸附過程中的化學(xué)鍵合、表面絡(luò)合、靜電吸引等作用力,以及吸附劑表面的微觀結(jié)構(gòu)和性質(zhì)對吸附過程的影響。這將有助于揭示吸附劑除砷的內(nèi)在規(guī)律,為進一步提高其性能提供理論依據(jù)。四十、環(huán)境友好型材料的開發(fā)在研制新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的過程中,應(yīng)考慮其環(huán)境友好性。通過使用環(huán)保的原材料和制備方法,降低吸附劑生產(chǎn)過程中的能耗和污染排放,以及在使用過程中減少對環(huán)境的二次污染,從而開發(fā)出環(huán)境友好型的吸附劑材料。這將有助于推動水處理領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。四十一、實際應(yīng)用中的問題與挑戰(zhàn)盡管新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑在除砷方面具有很大的潛力,但在實際應(yīng)用中仍面臨一些問題與挑戰(zhàn)。例如,如何保證吸附劑在實際水處理過程中的穩(wěn)定性和持久性?如何解決吸附劑再生和回收利用的問題?如何降低吸附劑的成本,使其更具有市場競爭力?這些問題需要進一步研究和探索,以推動新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的實際應(yīng)用。四十二、與其他水處理技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑可以與其他水處理技術(shù)(如生物處理、膜分離、氧化還原等)聯(lián)合應(yīng)用,以提高水處理的效率和效果。通過研究這些技術(shù)的組合方式和優(yōu)化配置,可以更好地發(fā)揮各種技術(shù)的優(yōu)勢,實現(xiàn)水資源的有效利用和保護。四十三、推廣應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展在新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的研究取得一定成果后,需要加強其推廣應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。這包括與相關(guān)企業(yè)和機構(gòu)的合作,建立生產(chǎn)線和銷售網(wǎng)絡(luò),制定市場推廣策略等。通過推動新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,可以更好地滿足水處理領(lǐng)域的需求,促進水資源保護和可持續(xù)發(fā)展。四十四、經(jīng)濟效益與社會效益評估在推廣應(yīng)用新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的過程中,需要進行經(jīng)濟效益和社會效益評估。通過分析吸附劑的成本、應(yīng)用范圍、市場需求等因素,評估其經(jīng)濟效益;同時,考慮其對水資源保護、人類健康、生態(tài)環(huán)境等方面的影響,評估其社會效益。這將有助于更好地推動新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的廣泛應(yīng)用和可持續(xù)發(fā)展。五、新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的除砷效能與機制研究在新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑的研制過程中,除砷效能與機制的研究是至關(guān)重要的。該研究將通過實驗與理論分析相結(jié)合的方式,深入探討吸附劑對砷的吸附性能及內(nèi)在機理。1.實驗設(shè)計首先,實驗設(shè)計需考慮到吸附劑對不同形態(tài)砷的吸附效果,如亞砷酸鹽和砷酸鹽等。同時,應(yīng)考察吸附過程的動力學(xué)特征,包括吸附速率、平衡時間等。此外,實驗還需關(guān)注環(huán)境因素如pH值、溫度、離子強度等對吸附效果的影響。2.除砷效能分析通過實驗數(shù)據(jù),分析新型復(fù)合鐵鈦錳吸附劑對砷的去除效
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