火山巖材料作為PRB介質修復銅污染地下水的研究.pdf

1、本研究以天然火山巖材料火山渣和浮石為研究對象，討論了粒徑、吸附時間、投加量、溶液pH、溶液初始濃度對火山渣和浮石去除地下水中Cu(II)的性能影響。還提出了火山渣的最佳改性方法和條件，探討了鐵改性火山渣除Cu(II)的最佳工藝條件，然后通過動態(tài)柱實驗對兩種可滲透反應墻（Permeable Reactive Barrier,PRB）填充介質修復 Cu(II)污染地下水的可行性進行評估，并探索出兩種火山巖的再生方法和最佳的再生條件。本研究得

2、出的主要結論如下:
　　(1)火山渣和浮石的最佳靜態(tài)除Cu(II)工藝條件:在初始濃度為20mg/L時，選擇火山巖的粒徑為0.15～0.425mm(4～100目)，固液比為8g/L，pH為6，反應時間為2h、震蕩速度為200r/min時，火山渣和浮石對Cu(II)有最佳的去除效果?；鹕皆透∈瘜u(II)的吸附更符合Langmuir等溫吸附規(guī)律，火山渣和浮石吸附Cu(II)的動力學過程均符合準二級動力學模型。
　　(2)浮

3、石對Cu(II)的吸附效果優(yōu)于火山渣，為了更好地滿足應用要求，有必要對火山渣加以改性。經(jīng)FeC13浸泡改性后的火山渣可以顯著提高對水體中Cu(II)的去除效果。最終選用2mol/L的FeC13作為火山渣改性劑，最佳固液比和改性時間分別為30:1和12h。靜態(tài)吸附實驗確定的鐵改性火山渣除Cu(II)的最佳工藝條件與浮石相同，相對于Freundlich模型，改性火山渣對Cu(II)的吸附等溫線更符合Langmuir等溫吸附模型，表明鐵改性火

4、山渣對Cu(II)的吸附以單分子層吸附為主，最大吸附量為2.524mg/g。改性火山渣對Cu(II)的吸附符合準二級動力學模型，說明鐵改性火山渣的吸附是以化學吸附為主。通過物相與表面形貌分析發(fā)現(xiàn)，改性后的火山渣表面鐵氧化物的量顯著增加，且含有更多的微孔和更大的表面積，可以提高火山渣對Cu(II)的吸附性能。
　　(3)不同流速的動態(tài)柱實驗結果表明，流速較低時（0.3mL/min），浮石PRB對不同初始濃度Cu(II)的去除率均在9

5、6%以上。改性火山渣PRB對Cu(II)能實現(xiàn)92%以上的去除率。而當流速為0.5mL/min和1.0mL/min時，各反應柱隨著處理時間的延長，去除率呈明顯下降趨勢。浮石PRB和鐵改性火山渣PRB對初始濃度為10mg/L含Cu(II)廢水去除效果最好，出水均達到《地下水質量標準》III類標準限值。
　　(4)不同初始Cu(II)濃度條件下的動態(tài)PRB柱實驗表明，浮石動態(tài)反應柱在不同濃度梯度下對Cu(II)的去除效果要優(yōu)于鐵改性火

6、山渣。與鐵改性火山渣PRB相比，浮石PRB更能適應高流速(1.0mL/min)條件下對地下水中Cu(II)的去除。
　　(5)火山巖PRB在整個實驗過程中運行效果良好，反應裝置運行54d后，去除率仍能維持在85%左右，出水仍能滿足《地下水質量標準》III類水質標準要求。可以將浮石和鐵改性火山渣作為新型PRB反應介質應用于地下水原位除Cu(II)的實踐項目中。
　　(6)鹽酸浸泡再生效果要優(yōu)于高溫活化再生，最佳再生條件：鹽酸濃