本文關(guān)鍵詞： 地下水 三氯乙烯 黃原膠 改性微米鐵　出處：《中國(guó)海洋大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：目前,我國(guó)乃至世界許多地區(qū)的地下水都不同程度受到氯代烴類有機(jī)物污染,嚴(yán)重威脅居民的飲用水安全。利用零價(jià)鐵材料構(gòu)建地下水原位反應(yīng)帶是一項(xiàng)具有廣泛應(yīng)用前景的地下水污染修復(fù)技術(shù)。微米鐵依據(jù)其低廉的價(jià)格、較低的健康風(fēng)險(xiǎn)和良好的反應(yīng)活性,成為了該技術(shù)的理想介質(zhì)。目前,該技術(shù)應(yīng)用的主要瓶頸是微米鐵在地下遷移過程中的重力沉降和活性降低問題。本文通過表面改性手段,制備出具有良好懸浮穩(wěn)定性和反應(yīng)活性的穩(wěn)定化微米鐵,應(yīng)用于地下水中典型氯代烴類污染物——三氯乙烯(Trichloroethylene, TCE)污染的修復(fù),對(duì)因地制宜的構(gòu)建穩(wěn)定微米鐵原位反應(yīng)帶修復(fù)系統(tǒng)具有重要指導(dǎo)意義。首先,選取黃原膠(xanthan gum, XG)、瓜爾膠(guar gum, GG)和羧甲基纖維素(carboxymethyl cellulose, CMC)作為受試穩(wěn)定劑,分別設(shè)置3g/L和6g/L兩種投加濃度,對(duì)微米鐵進(jìn)行表面改性,通過考察改性微米鐵的懸浮穩(wěn)定性和TCE去除效能,篩選出最優(yōu)穩(wěn)定劑。其次,為了深入探討黃原膠對(duì)微米鐵反應(yīng)活性的影響機(jī)制,分別研究了其去除TCE的兩種主要作用過程(吸附和還原),并對(duì)反應(yīng)體系中關(guān)鍵水化學(xué)指標(biāo)(pH、Eh、Fe2+)及鐵表面鈍化層構(gòu)成進(jìn)行了分析。最后,考慮到實(shí)際地下水環(huán)境中,不同水化學(xué)因子會(huì)對(duì)微米鐵的反應(yīng)活性產(chǎn)生一定影響,選擇代表性水化學(xué)因子(包括胡敏酸鈉(]HA)、Ca2+-HCO3-、 Na+-Cl-),考察其對(duì)改性微米鐵反應(yīng)活性的影響。(1)穩(wěn)定劑篩選：沉降試驗(yàn)中,10 min時(shí),相對(duì)分光光度值由小到大依次是CMC3 (0.24)CMC6 (0.45) GG3 (0.75)GG6 (0.98)XG3 (0.91) XG6 (0.94)(文中用XG3表示3g/L XG改性后的微米鐵,以此類推有XG6、 GG3、GG6、CMC3、CMC6)。相對(duì)分光光度值降低的越多,表示重力沉降越顯著；反之則表示其懸浮穩(wěn)定性越好。TCE降解的動(dòng)力學(xué)批量試驗(yàn)結(jié)果顯示,同等穩(wěn)定劑濃度下,XG3對(duì)TCE的去除率提高了31.85%,而GG3和CMC3對(duì)TCE的去除率分別只提高了15.61%和9.69%。XG可以緩沖溶液pH的變化,抑制表面鈍化的發(fā)生,從而促進(jìn)微米鐵對(duì)TCE的還原。綜上,從提高微米鐵的穩(wěn)定性和反應(yīng)活性兩個(gè)角度考慮,黃原膠都表現(xiàn)出最好的改性效果。(2)黃原膠的影響機(jī)制：微米鐵對(duì)TCE的去除主要通過吸附和還原作用來完成,基于黃原膠的表面改性抑制了微米鐵對(duì)TCE的吸附,但促進(jìn)了微米鐵對(duì)TCE的還原,因此整體上提高了微米鐵對(duì)TCE的去除效能。FTIR圖譜顯示,黃原膠作為一種高聚合分子飽含親水性的官能團(tuán),被吸附到鐵的表面,此吸附以分子間作用力氫鍵連接,與TCE競(jìng)爭(zhēng)活性位點(diǎn),因此阻礙了TCE吸附到微米鐵表面,影響TCE向微米鐵的傳質(zhì)。此外,黃原膠可以緩沖溶液體系pH的變化,抑制表面鈍化,提高TCE的還原。(3)水化學(xué)因子的影響：水化學(xué)因子對(duì)微米鐵的吸附作用影響不大,但對(duì)微米鐵的還原作用產(chǎn)生不同程度的影響。其中胡敏酸鈉(5-20 mg/L)促進(jìn)了微米鐵對(duì)TCE的還原,主要是因?yàn)楹羲徕c可以和亞鐵離子絡(luò)合,從而抑制了鐵的氧化物和氫氧化物的產(chǎn)生,減少表面鈍化,從而促進(jìn)微米鐵與TCE的反應(yīng)。而Ca(HCO3)2 (0.4-2 mM)抑制了微米鐵對(duì)TCE的還原,由于Ca2+和HCO3-能參與產(chǎn)生碳酸鈣和堿式碳酸鐵等沉淀,加劇了表面鈍化過程,從而不利于微米鐵反應(yīng)的進(jìn)行。NaCl (10～100 mM)對(duì)微米鐵去除TCE影響不顯著。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X523

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