【摘要】：雨水徑流中有相當(dāng)量的重金屬、懸浮物和COD,如果直接排入受納水體,將對(duì)城市水環(huán)境產(chǎn)生重大的影響。而以人工濕地為代表的生態(tài)凈化類技術(shù)以其高效、生態(tài)、低能耗、管理維護(hù)方便、耐沖擊負(fù)荷的特點(diǎn)在徑流雨水污染控制中得到了廣泛的應(yīng)用。本文以雨水徑流重金屬污染防治為背景,通過(guò)沸石吸附試驗(yàn)和人工濕地模擬試驗(yàn),研究了沸石對(duì)典型重金屬離子鉛(pb2+)、銅(Cu2+)、鋅(Zn2+)、鉻(Cr3+)的吸附機(jī)理和競(jìng)爭(zhēng)吸附特性,以及以沸石為填料的人工濕地對(duì)上述金屬離子的去除機(jī)理,并重點(diǎn)研究了濕地中存在的重金屬釋放現(xiàn)象和釋放規(guī)律。主要研究?jī)?nèi)容如下： (1)為了探究天然斜發(fā)沸石對(duì)鉛(Pb2+)的吸附機(jī)理,將沸石分別置于高濃度和低濃度鉛溶液中,并將不同吸附時(shí)間的沸石取樣后進(jìn)行NaCl和HNO3脫附試驗(yàn),探討沸石對(duì)鉛的吸附過(guò)程及不同階段的主導(dǎo)吸附機(jī)制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明天然斜發(fā)沸石對(duì)鉛的吸附機(jī)理主要包括離子交換和物理吸附,其中物理吸附占主導(dǎo)作用。此外,離子交換主要發(fā)生在沸石外表面,其交換量受溶液初始濃度影響較小,并在5min內(nèi)達(dá)到平衡,與高濃度相比,低濃度情況下離子交換所占百分比更高,效應(yīng)更顯著。物理吸附在低濃度情況下主要發(fā)生在沸石外表面,達(dá)到平衡所需時(shí)間較短,高濃度情況下可能由于擴(kuò)散發(fā)生微孔表面物理吸附,擴(kuò)散過(guò)程比較緩慢,需要較長(zhǎng)的時(shí)間才能達(dá)到平衡,與低濃度相比,高濃度情況下物理吸附所占百分比更高,作用更明顯。 (2)以Pb2+、Cu2+、Zn2+、Cr3+為試驗(yàn)對(duì)象,在多元競(jìng)爭(zhēng)吸附情況下,對(duì)沸石吸附上述離子的特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在單一吸附情況下,沸石對(duì)四種金屬離子吸附量順序?yàn)镃r3+Cu2+Pb2+Zn2+,該現(xiàn)象主要與金屬離子的水解常數(shù)有關(guān)。在二元競(jìng)爭(zhēng)吸附情況下,金屬離子間存在著明顯的置換作用,并且除Cr3+可能由于水解導(dǎo)致吸附量增大外,其余三種元素吸附量相對(duì)單一情況均有所減少,沸石對(duì)四種金屬離子的選擇順序?yàn)镃r3+Pb2+Cu2+Zn2+、其競(jìng)爭(zhēng)力的大小不僅受金屬離子的水解常數(shù)控制,還與離子的電負(fù)性和離子的水合能有關(guān)。 (3)以人工配制含有重金屬的雨水為研究對(duì)象,試驗(yàn)研究了沸石填料人工濕地中對(duì)重金屬的去除機(jī)理,并重點(diǎn)研究了濕地中的重金屬釋放現(xiàn)象,對(duì)釋放源及其形態(tài)分布進(jìn)行了進(jìn)一步的研究。結(jié)果表明,Pb2+、Cu2+、Cr3+在濕地中去除機(jī)理為：沉淀形式去除量沸石吸附去除量植物吸收去除量,Zn2+則是沸石吸附去除量沉淀形式去除量植物吸收去除量。濕地對(duì)鉛的平均去除效率約為100%,銅約為98%,鉻約為75%,鋅為65%-72%,其去除效果主要與重金屬的去除機(jī)理、重金屬的初始濃度以及沸石的吸附能力有關(guān)。以沉淀物形式存在的重金屬受外界和環(huán)境影響較大,在一定條件下可以釋放出來(lái),是濕地重金屬釋放的來(lái)源。沉淀物中重金屬的可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)的比例決定了其釋放能力的強(qiáng)弱。此外,植物根系的供氧對(duì)沉淀物中重金屬的釋放具有促進(jìn)作用。
【圖文】：

實(shí)驗(yàn)所用的Pb(N03)2、NaCl、NaOH為分析純，HNO3為優(yōu)級(jí)純。天然斜發(fā)沸石的成份如表2.1,電鏡掃描照片如圖2.1。表2.1天然斜發(fā)沸石的成份成份 Si02 AI2O3 Na20 K2O CaO MgO FeaOs FeO TiOa MnCh百分比％ 68.4 11.2 3.1 2.2 1.5 0.63 0.59 0.12 0.13 0.089

2.2.2試驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)所用振蕩裝置為IKAks4000i控制型恒溫?fù)u床，裝置如圖2.2 (a),水樣中銀的測(cè)定果用原子吸收光譜儀（AAS，Thermofisher Scientific ice3500),裝置如圖2.2 (b),溶液的pH測(cè)定使用Thermofisher Scientific Orion3-star pH計(jì)，抽濾采用HPD-25真空抽濾裝置，XRD分析使用X，pertPROX射線衍射儀，沸石成份分析采用ICP-MS(Nexion300q)，，電鏡掃描采用FEG650場(chǎng)發(fā)射環(huán)境掃描電鏡及能譜儀�！鰌spwlL^：：悘 IMd if(a) (b)圖2.2部分實(shí)驗(yàn)儀器(a)恒溫?fù)u床（b)原子吸收光譜儀2.2.3試驗(yàn)方法等溫吸附線可以很好地估算天然斜發(fā)沸石對(duì)錯(cuò)的吸附性能，取0.5 g沸石粉加入塑料瓶中
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X703

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2593008