火山巖材料作為PRB介質(zhì)修復(fù)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(duì)象，討論了粒徑、吸附時(shí)間、投加量、溶液pH、溶液初始濃度對(duì)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(guò)動(dòng)態(tài)柱實(shí)驗(yàn)對(duì)兩種可滲透反應(yīng)墻（Permeable Reactive Barrier,PRB）填充介質(zhì)修復(fù) Cu(II)污染地下水的可行性進(jìn)行評(píng)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(jié)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(shí)，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(yīng)時(shí)間為2h、震蕩速度為200r/min時(shí)，火山渣和浮石對(duì)Cu(II)有最佳的去除效果。火山渣和浮石對(duì)Cu(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(dòng)力學(xué)過(guò)程均符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。
　　(2)浮

3、石對(duì)Cu(II)的吸附效果優(yōu)于火山渣，為了更好地滿足應(yīng)用要求，有必要對(duì)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(duì)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(shí)間分別為30:1和12h。靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)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(duì)于Freundlich模型，改性火山渣對(duì)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(duì)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(duì)Cu(II)的吸附符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，說(shuō)明鐵改性火山渣的吸附是以化學(xué)吸附為主。通過(guò)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(duì)Cu(II)的吸附性能。
　　(3)不同流速的動(dòng)態(tài)柱實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，流速較低時(shí)（0.3mL/min），浮石PRB對(duì)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(duì)Cu(II)能實(shí)現(xiàn)92%以上的去除率。而當(dāng)流速為0.5mL/min和1.0mL/min時(shí)，各反應(yīng)柱隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，去除率呈明顯下降趨勢(shì)。浮石PRB和鐵改性火山渣PRB對(duì)初始濃度為10mg/L含Cu(II)廢水去除效果最好，出水均達(dá)到《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》III類標(biāo)準(zhǔn)限值。
　　(4)不同初始Cu(II)濃度條件下的動(dòng)態(tài)PRB柱實(shí)驗(yàn)表明，浮石動(dòng)態(tài)反應(yīng)柱在不同濃度梯度下對(duì)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(yīng)高流速(1.0mL/min)條件下對(duì)地下水中Cu(II)的去除。
　　(5)火山巖PRB在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中運(yùn)行效果良好，反應(yīng)裝置運(yùn)行54d后，去除率仍能維持在85%左右，出水仍能滿足《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》III類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求?？梢詫⒏∈丸F改性火山渣作為新型PRB反應(yīng)介質(zhì)應(yīng)用于地下水原位除Cu(II)的實(shí)踐項(xiàng)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