可滲透反應(yīng)墻對模擬鉛鎘復(fù)合污染地下水的修復(fù)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(chǎn)生活有著密切的影響。由于工業(yè)廢水、廢渣不合理排放、農(nóng)藥化肥的大量使用，導(dǎo)致我國地下水污染越來越嚴(yán)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(guān)注的焦點，因此，如何更好的修復(fù)重金屬污染地下水已成為當(dāng)前非常重要的問題。
　　可滲透反應(yīng)墻（Permeable Reactive Barrier，簡稱PRB）是地下水污染原位修復(fù)的一種有效技術(shù)，它的效率在很大程度上取決于反應(yīng)填料的性質(zhì)。

2、本研究以粉碎秸稈、合成沸石、黃土源鐵錳結(jié)核和粉煤灰為可滲透反應(yīng)墻填料修復(fù)模擬重金屬Pb/Cd污染地下水，采用響應(yīng)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(fù)效果的影響，并對相關(guān)數(shù)據(jù)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(yīng)前后填料進行XRD、FTIR、SEM測試研究，考察并推斷出四種反應(yīng)填料對P

3、b/Cd修復(fù)的作用機理和效果。
　　本研究的主要內(nèi)容如下：
　?。?）以秸稈、沸石、鐵錳結(jié)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(zhì)等影響因素對Pb/Cd去除率的影響實驗。實驗內(nèi)容涉及到：反應(yīng)填料的選擇，反應(yīng)填料安全性測試分析，PRB實驗裝置的設(shè)計，影響因素實驗等。填料性質(zhì)研究結(jié)果顯示，鐵錳結(jié)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(biāo)準(zhǔn)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。
　　（2）選取響應(yīng)曲面法進行PRB柱的影響因素優(yōu)化實驗，根據(jù)Design-Expert軟件中的Box-Behnken設(shè)計進行響應(yīng)曲面分析，完成條件優(yōu)化。結(jié)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(shù)為RPb2=0.9957和RCd2=0.9839，說明此模型能解釋99.57％和98.39%的響應(yīng)值變化。PRB系統(tǒng)對Pb/Cd離子修復(fù)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(jié)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(fù)模擬Pb/Cd污染地下水，對實驗結(jié)果進行模擬分析，結(jié)果表明：Pb/Cd去除率與進水濃度和流速都有一定的相關(guān)性，且Pb/Cd去除率和進水濃度的相關(guān)性均比Pb/Cd去除率和流速的相關(guān)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。
　?。?）采用PRB柱設(shè)計耐久性實驗并考察反應(yīng)填料對Pb/Cd的修復(fù)效果和機理。結(jié)果顯示：四種