鋼渣-粉煤灰復(fù)合PRB介質(zhì)修復(fù)地表水中典型污染物的研究.pdf

1、可滲透反應(yīng)墻（Permeable Reactive Barrier，PRB）是一項在發(fā)達(dá)國家廣泛研究并有商業(yè)化應(yīng)用的地下水原位修復(fù)技術(shù)。隨著研究的深入，國外有將PRB用于污染地表水修復(fù)的報道，其介質(zhì)材料主要是活性炭、硅鋁酸鹽和有機(jī)碳等天然吸附劑，或礦渣、火山渣等固體廢棄物。而國內(nèi)在這方面的相關(guān)研究還較少。本文根據(jù)我國地表水污染情況，選擇COD、NH4+-N、PO4-P、Pb2+和Cd2+典型污染物作為檢測指標(biāo)，利用具有一定吸附能力的鋼渣

2、和粉煤灰，借鑒地質(zhì)聚合物的高抗壓強(qiáng)度和耐久性等優(yōu)良性能，通過系統(tǒng)的理論分析和實驗研究，制備出高性能的改性鋼渣、改性粉煤灰和鋼渣粉煤灰基多孔地聚物材料作為復(fù)合活性反應(yīng)介質(zhì)，構(gòu)建PRB系統(tǒng)模擬修復(fù)污染地表水。
　　1、以鋼渣為原料，優(yōu)選出添加Al(OH)3煅燒法對其進(jìn)行改性，最佳工藝條件為：煅燒溫度700℃，鋼渣:Al(OH)3=5:1（m/m）。利用SEM、XRD、FITR對改性鋼渣進(jìn)行檢測分析可知，表面結(jié)構(gòu)被破壞，變得粗糙、多孔，

3、RO相增多，C3S減少，無定型物質(zhì)增加。系統(tǒng)研究了改性鋼渣在單元體系和多元體系中對典型污染物的吸附性能，實驗結(jié)果表明在COD—NH4+-N—PO4-P三元體系中對PO4-P有很好的選擇性，去除率達(dá)93％，在Pb2+—Cd2+二元體系中對Pb2+和Cd2+均有較好的吸附效果，去除率分別達(dá)97%和94%；并通過等溫吸附和吸附動力學(xué)研究獲得相應(yīng)體系下的吸附參數(shù)、動力學(xué)反應(yīng)級數(shù)和吸附速率的主控步驟，揭示出改性鋼渣對典型污染物的吸附過程受污染物特

4、性和溶液pH的影響很大，有不同的作用機(jī)理。
　　2、以粉煤灰為原料，選出NaOH為改性劑，對其進(jìn)行水熱改性，最佳工藝條件為：粉煤灰:氫氧化鈉=4:1（m/m）、鋁粉CTMAB溶液濃度2%（m/m），反應(yīng)溫度和時間分別為100℃和6h。利用SEM、XRD和FITR對改性粉煤灰進(jìn)行檢測分析可知，表面被完全破壞，變得粗糙、多孔，有類沸石物質(zhì)生成。系統(tǒng)研究了改性粉煤灰在單元體系和多元體系中對典型污染物的吸附性能，實驗結(jié)果表明在COD—NH

5、4+-N—PO4-P三元體系中對COD和NH4+-N有很好的選擇性，去除率分別達(dá)88%和84%，在Pb2+—Cd2+二元體系中對Pb2+和Cd2+均有較好的吸附效果，去除率分別達(dá)91%和89%；并通過等溫吸附和吸附動力學(xué)研究獲得相應(yīng)體系下的吸附參數(shù)、動力學(xué)反應(yīng)級數(shù)和吸附速率的主控步驟，揭示出改性粉煤灰對典型污染物的吸附過程受污染物特性和溶液pH的影響很大，有不同的作用機(jī)理。
　　3、將粉煤灰和鋼渣作原料，以抗壓強(qiáng)度、體積密度和透水

6、系數(shù)為檢測指標(biāo)，結(jié)合其對COD、NH4+-N、PO4-P、Pb2+和Cd2+的吸附效果，通過系統(tǒng)的實驗，綜合分析得到鋼渣粉煤灰基多孔地質(zhì)聚合物材料的最佳制備條件：粉煤灰:鋼渣=1:1（m/m），由鈉水玻璃和NaOH配置成模數(shù)為1.5的液體堿，在液體堿的激發(fā)下，添加1%的鋁粉作為發(fā)泡劑和1%的CTMAB。利用SEM、XRD和FITR對樣品進(jìn)行檢測分析表明有地質(zhì)聚合物生成，且有少量類沸石物質(zhì)。制得的樣品具有良好的抗壓強(qiáng)度和透水系數(shù)，分別為2

7、.9MPa、和0.35mm/s，并且對COD、NH4+-N、PO4-P、Pb2+和Cd2+有較好的吸附性能，去除率分別為78%、74%、82%、95%和91%。
　　4、將改性鋼渣、改性粉煤灰作為PRB系統(tǒng)中間部分的反應(yīng)介質(zhì)填料，將鋼渣粉煤灰多孔地聚物基材料作為PRB系統(tǒng)兩側(cè)的的墻體反應(yīng)介質(zhì)，構(gòu)建了PRB模擬系統(tǒng)。以模擬污染汾河水樣為處理對象，對構(gòu)建的PRB模擬系統(tǒng)進(jìn)行性能考察，耐受性和穩(wěn)定性良好，當(dāng)V改性鋼渣：V改性粉煤灰=1: