本文關(guān)鍵詞：炭質(zhì)吸附劑原位治理污染底泥技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 沉積物修復(fù) PE膜 被動(dòng)采樣 炭質(zhì)吸附劑 活性炭 生物有效性

【摘要】：在水體修復(fù)工程中,底泥修復(fù)有著不可取代的必要性。底泥是水體污染物(重金屬、營養(yǎng)元素、POPs)的主要蓄積庫,是造成水體二次污染的主要內(nèi)源污染源。應(yīng)用炭質(zhì)吸附劑作為原位覆蓋技術(shù)中的覆蓋材料,這一技術(shù)正在發(fā)展和逐步應(yīng)用于沉積物修復(fù)領(lǐng)域,它依靠著炭質(zhì)吸附劑強(qiáng)大的吸附能力,對(duì)沉積物中的污染物吸附、固定,從而減少污染物的生物可利用性。本論文以污染底泥為研究對(duì)象,應(yīng)用6種炭質(zhì)吸附劑(椰殼顆�；钚蕴�、椰殼粉末活性炭、果殼顆�；钚蕴俊⒘某巧镔|(zhì)電廠灰、東海生物質(zhì)電廠灰和草木灰)作為修復(fù)劑,用低密度聚乙烯被動(dòng)采樣膜(LDPE)為分析評(píng)估手段,進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室原位修復(fù)污染底泥的靜態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)和實(shí)地現(xiàn)場實(shí)驗(yàn),研究了不同修復(fù)劑對(duì)多環(huán)芳烴類(PAHs)、苯系物類和酞酸酯類(PAEs)污染物的固定治理效果。研究所得結(jié)論如下：(一)炭質(zhì)吸附劑的理化性質(zhì)表征結(jié)果表明：活性炭類吸附劑具有發(fā)達(dá)的空隙結(jié)構(gòu)和層狀結(jié)構(gòu)；與生物質(zhì)電廠灰(聊城灰為2.90m2/g,東�；覟�7.96m2/g)和草木灰(13.05m2/g)相比,活性炭類吸附劑的比表面積較大(椰殼顆粒活性炭309.25m2/g,果殼顆粒活性炭190.95m2/g,椰殼粉末活性炭1522.95m2/g),微孔和中孔占主要貢獻(xiàn)(微孔貢獻(xiàn)在90%以上)；紅外光譜顯示,生物質(zhì)電廠灰和草木灰?guī)в袠O性基團(tuán)(鹵素基團(tuán)等),而活性炭出現(xiàn)飽和烷烴、芳環(huán)、脂肪醚等的特征吸收,可以推測,生物質(zhì)電廠灰和草木灰可能對(duì)極性較大污染物有較強(qiáng)的吸附固定作用,而活性炭對(duì)極性較弱污染物有較強(qiáng)的吸附固定作用。(二)實(shí)驗(yàn)室靜態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：6種修復(fù)劑對(duì)PAHs均有很好的固定治理效果,投加修復(fù)劑2～4個(gè)月,是PAHs孔隙水濃度下降最快的階段,4個(gè)月時(shí)孔隙水濃度減低65%以上,10個(gè)月時(shí)各修復(fù)劑固定效果均達(dá)到90%以上,治理效果排序?yàn)椋阂瑲ゎw�；钚蕴抗麣ゎw�；钚蕴恳瑲し勰┗钚蕴坎菽净覗|海電廠灰聊城電廠灰。(三)對(duì)PAEs的固定治理效果研究表明：活性炭類修復(fù)劑的治理效果優(yōu)于電廠灰和草木灰,可能與活性炭比表面積大,表面極性官能團(tuán)較少有關(guān)；電廠灰和草木灰在2個(gè)月時(shí)對(duì)PAEs的吸附固定速度逐漸減緩；10個(gè)月后,椰殼顆�；钚蕴繉�(duì)PAEs的固定治理效果最高,孔隙水濃度降低96.11%。治理效果排序：顆粒狀椰殼活性炭顆粒狀果殼活性炭粉末狀椰殼活性炭草木灰聊城電廠灰東海電廠灰。(四)對(duì)苯系物的固定治理效果表明：治理2個(gè)月,電廠灰對(duì)苯系物的吸附固定作用有著巨大的優(yōu)勢,苯系物的濃度大幅下降,此時(shí)苯系物的孔隙水濃度降低率分別為71.70%和69.84%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于活性炭類修復(fù)劑；但4個(gè)月后,電廠灰類吸附劑的吸附固定速度大幅下降,同時(shí)活性炭類修復(fù)劑保持著對(duì)苯系物的吸附固定作用；10個(gè)月后,聊城灰和東海灰對(duì)苯系物固定效率分別為85.31%和87.44%,低于果殼顆�；钚蕴�(99.95%)、椰殼粉末活性炭(97.33%)和椰殼顆粒活性炭(93.21%)。(五)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程能夠很好地?cái)M合不同炭質(zhì)吸附劑對(duì)PAEs的吸附固定過程,其R20.95,Elovich動(dòng)力學(xué)方程次之,其R2值在70.59%～95.10%之間。研究表明PAEs在吸附劑上的吸附固定行為明顯存在2個(gè)過程,4個(gè)月之前,吸附劑對(duì)吸附質(zhì)進(jìn)行快速吸附,而4個(gè)月之后,吸附劑對(duì)吸附質(zhì)的吸附速率逐漸下降,開始趨于吸附平衡狀態(tài)。由Elovich動(dòng)力學(xué)方程擬合結(jié)果得出,電廠灰和草木灰達(dá)到平衡所需的時(shí)間較短,活性炭類吸附劑要達(dá)到吸附平衡所需的時(shí)間較長。(六)實(shí)地現(xiàn)場試驗(yàn)中椰殼活性炭和果殼活性炭的各采樣點(diǎn)之間的修復(fù)效果差異較大,出現(xiàn)某點(diǎn)的污染物濃度驟高或驟低的現(xiàn)象,原因是活性炭密度較小,難以穩(wěn)定覆蓋在沉積物表面,雖然采取了一定沉降措施,但難以阻擋水流的沖擊作用。煤基活性炭的修復(fù)效果最好,對(duì)各類污染物的固定效率均最高,其中對(duì)PAEs的固定效果達(dá)到99.09%。原因是煤基活性炭有著相對(duì)發(fā)達(dá)的空隙,吸附能力強(qiáng),同時(shí)密度大,化學(xué)穩(wěn)定性高,能夠穩(wěn)定覆蓋在河流底泥表面,更適合應(yīng)用于現(xiàn)場修復(fù)工程中。
【關(guān)鍵詞】：沉積物修復(fù) PE膜 被動(dòng)采樣 炭質(zhì)吸附劑 活性炭 生物有效性
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X52;TQ424
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-14
• 1 緒論14-32
• 1.1 底泥污染的概述14-15
• 1.1.1 底泥污染的概述14
• 1.1.2 修復(fù)底泥污染的必要性14-15
• 1.2 污染物的環(huán)境行為15-20
• 1.2.1 PAHs的環(huán)境行為15-17
• 1.2.2 PAEs的環(huán)境行為17-19
• 1.2.3 苯系物的環(huán)境行為19-20
• 1.3 底泥修復(fù)技術(shù)20-27
• 1.3.1 異位修復(fù)技術(shù)20-21
• 1.3.2 原位修復(fù)技術(shù)21-23
• 1.3.3 使用炭質(zhì)吸附劑的原位修復(fù)技術(shù)23-27
• 1.4 評(píng)價(jià)方法27-29
• 1.4.1 生物可利用性27-28
• 1.4.2 被動(dòng)采樣法28-29
• 1.5 吸附動(dòng)力學(xué)29
• 1.6 研究內(nèi)容29-32
• 1.6.1 靜態(tài)模擬原位修復(fù)實(shí)驗(yàn)29-30
• 1.6.2 現(xiàn)場原位修復(fù)實(shí)驗(yàn)30
• 1.6.3 技術(shù)路線30-32
• 2 吸附劑的理化性質(zhì)測定32-42
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料32
• 2.2 測定方法32-33
• 2.2.1 掃描電鏡32-33
• 2.2.2 激光粒度33
• 2.2.3 比表面積,孔容孔徑33
• 2.2.4 傅里葉紅外光譜33
• 2.3 測定結(jié)果33-42
• 2.3.1 掃描電鏡結(jié)果與分析33-35
• 2.3.2 激光粒度結(jié)果與分析35-37
• 2.3.3 比表面積,孔容孔徑結(jié)果與分析37-39
• 2.3.4 紅外光譜結(jié)果與分析39-42
• 3 原位修復(fù)靜態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)42-62
• 3.1 實(shí)驗(yàn)材料42-43
• 3.2 實(shí)驗(yàn)方法43-46
• 3.2.1 背景值的測定及PE膜的篩選43-44
• 3.2.2 靜態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)44-45
• 3.2.3 被動(dòng)采樣評(píng)價(jià)法研究45-46
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果46-61
• 3.3.1 污染底泥的背景值的測定結(jié)果46-49
• 3.3.2 底泥修復(fù)后的PAHs濃度測定結(jié)果49-54
• 3.3.3 底泥修復(fù)后的PAEs濃度測定結(jié)果54-57
• 3.3.4 底泥修復(fù)后的苯系物濃度測定結(jié)果57-61
• 3.4 本章小結(jié)61-62
• 4 吸附動(dòng)力學(xué)的研究62-66
• 4.1 吸附動(dòng)力學(xué)方程的擬合62-65
• 4.2 本章小結(jié)65-66
• 5 現(xiàn)場原位治理試驗(yàn)66-74
• 5.1 現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)區(qū)域概況66-67
• 5.2 現(xiàn)場原位修復(fù)實(shí)驗(yàn)方法67-68
• 5.3 現(xiàn)場原位修復(fù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論68-71
• 5.4 本章小結(jié)71-74
• 6 總結(jié)與展望74-76
• 6.1 總結(jié)74-75
• 6.2 展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 作者簡歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果80-84
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集84

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