可滲透反應墻對模擬鉛鎘復合污染地下水的修復效能研究.pdf

1、地下水作為地球上重要的自然資源，對于人類的生產生活有著密切的影響。由于工業(yè)廢水、廢渣不合理排放、農藥化肥的大量使用，導致我國地下水污染越來越嚴重。目前，重金屬污染地下水對環(huán)境的安全性越來越成為人們關注的焦點，因此，如何更好的修復重金屬污染地下水已成為當前非常重要的問題。
　　可滲透反應墻（Permeable Reactive Barrier，簡稱PRB）是地下水污染原位修復的一種有效技術，它的效率在很大程度上取決于反應填料的性質。

2、本研究以粉碎秸稈、合成沸石、黃土源鐵錳結核和粉煤灰為可滲透反應墻填料修復模擬重金屬Pb/Cd污染地下水，采用響應曲面法對其影響因素進行優(yōu)化分析；選取Pb/Cd進水濃度和流速兩個影響因素進行單因素和混合正交試驗，借助SPSS回歸模型研究兩因素對Pb/Cd修復效果的影響，并對相關數據進行擬合分析；采用PRB柱完成耐久性實驗，探究該PRB柱運行的可行性與持續(xù)性，并對反應前后填料進行XRD、FTIR、SEM測試研究，考察并推斷出四種反應填料對P

3、b/Cd修復的作用機理和效果。
　　本研究的主要內容如下：
　　（1）以秸稈、沸石、鐵錳結核和粉煤灰為填料組建PRB實驗裝置，完成進水濃度、流速、溫度、pH和填料性質等影響因素對Pb/Cd去除率的影響實驗。實驗內容涉及到：反應填料的選擇，反應填料安全性測試分析，PRB實驗裝置的設計，影響因素實驗等。填料性質研究結果顯示，鐵錳結核的比表面積為121.07m2/g，比表面積較大，而沸石的CEC為117mmol/100g，四種填料

4、均可作為PRB填料進行實驗。填料安全性測試表明，四種填料的浸出毒性測試值低于標準值，說明填料是安全可用的。影響因素實驗表明，濃度、流速、pH和溫度對Pb/Cd去除率均具有較大影響，而添加腐殖化秸稈后Pb/Cd去除率有顯著提高。
　?。?）選取響應曲面法進行PRB柱的影響因素優(yōu)化實驗，根據Design-Expert軟件中的Box-Behnken設計進行響應曲面分析，完成條件優(yōu)化。結果如下：Pb/Cd回歸模型方差分析中，模型均顯著（ρ

5、<0.0001），模型確定系數為RPb2=0.9957和RCd2=0.9839，說明此模型能解釋99.57％和98.39%的響應值變化。PRB系統(tǒng)對Pb/Cd離子修復過程的最佳條件為：溶液濃度Pb為7.11mg/L、Cd為0.74mg/L，溫度24~25℃、pH為弱酸性，在此條件下，Pb/Cd的去除率最高。
　?。?）對流速和進水濃度進行單因素和混合正交實驗，結果表明：該PRB系統(tǒng)可承受最大鉛進水濃度為20mg/L（去除率達80%

6、以上），而可承受最大Cd濃度為1mg/L（去除率達75%以上）。利用PRB系統(tǒng)修復模擬Pb/Cd污染地下水，對實驗結果進行模擬分析，結果表明：Pb/Cd去除率與進水濃度和流速都有一定的相關性，且Pb/Cd去除率和進水濃度的相關性均比Pb/Cd去除率和流速的相關性高；二元線性回歸模型能更好地展示Pb/Cd去除率隨進水濃度和流速的變化趨勢。
　　（4）采用PRB柱設計耐久性實驗并考察反應填料對Pb/Cd的修復效果和機理。結果顯示：四種