本文關鍵詞：鋼渣—粉煤灰復合PRB介質(zhì)修復地表水中典型污染物的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：可滲透反應墻(Pemeable Reactive Barrier,PRB)是一項在發(fā)達國家廣泛研究并有商業(yè)化應用的地下水原位修復技術。隨著研究的深入,國外有將PRB用于污染地表水修復的報道,其介質(zhì)材料主要是活性炭、硅鋁酸鹽和有機碳等天然吸附劑,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,利用具有一定吸附能力的鋼渣和粉煤灰,借鑒地質(zhì)聚合物的高抗壓強度和耐久性等優(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合活性反應介質(zhì),構建PRB系統(tǒng)模擬修復污染地表水。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對改性鋼渣進行檢測分析可知,表面結構被破壞,變得粗糙、多孔,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,實驗結果表明在COD-NH4+-N-PO4-P三元體系中對P04-P有很好的選擇性,去除率達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97%和94%；并通過等溫吸附和吸附動力學研究獲得相應體系下的吸附參數(shù)、動力學反應級數(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性和溶液pH的影響很大,有不同的作用機理。2、以粉煤灰為原料,選出NaOH為改性劑,對其進行水熱改性,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),反應溫度和時間分別為100℃和6h。利用SEM.XRD和FITR對改性粉煤灰進行檢測分析可知,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,實驗結果表明在COD-NH4+-N-P04-P三元體系中對COD和NH4+-N有很好的選擇性,去除率分別達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91%和89%;并通過等溫吸附和吸附動力學研究獲得相應體系下的吸附參數(shù)、動力學反應級數(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,有不同的作用機理。3、將粉煤灰和鋼渣作原料,以抗壓強度、體積密度和透水系數(shù)為檢測指標,結合其對COD、MH4+-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度和透水系數(shù),分別為2.9MPa、和0.35mm/s,并且對COD、NH4+-N、PO4-P22+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)兩側的的墻體反應介質(zhì),構建了PRB模擬系統(tǒng)。以模擬污染汾河水樣為處理對象,對構建的PRB模擬系統(tǒng)進行性能考察,耐受性和穩(wěn)定性良好,當V改性鋼渣：V改性粉煤灰=1：1時,COD、NH4+-N、PO4-P、Pb2+和Cd2+的去除率在第8天達到最高,分別為77%、82%、93%、96%和92%,第32天相應的去除率降為68%、69%、83%、84%和81%。另外,研究表明水力負荷、改性粉煤灰添加比例對水樣的處理效果及系統(tǒng)穩(wěn)定性均有有影響�？傮w而言,該系統(tǒng)效果明顯、經(jīng)濟可行,不僅拓展了PRB用于污染地表水處理的途徑,同時實現(xiàn)“以廢治廢”。
【關鍵詞】：PRB(可滲透反應墻) 粉煤灰 鋼渣 吸附 地質(zhì)聚合物 污染地表水
【學位授予單位】：山西大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X52;X705
【目錄】：

• 中文摘要10-12
• ABSTRACT12-14
• 第一章 文獻綜述14-36
• 1.1 研究背景14-15
• 1.2 PRB污染修復技術研究概述15-20
• 1.2.1 PRB技術簡介15
• 1.2.2 PRB技術的反應介質(zhì)材料及修復原理15-18
• 1.2.3 PRB技術研究進展18-20
• 1.3 鋼渣和粉煤灰在水處理應用中的研究進展20-26
• 1.3.1 鋼渣和粉煤灰的來源及特性20-22
• 1.3.2 鋼渣和粉煤灰用于水處理技術的研究進展22-26
• 1.4 地質(zhì)聚合物材料的研究進展26-33
• 1.4.1 地質(zhì)聚合物的結構及合成機理26-30
• 1.4.2 地質(zhì)聚合物的性能及應用30-31
• 1.4.3 地質(zhì)聚合物合成的影響因素31-33
• 1.4.4 多孔地質(zhì)聚合物材料33
• 1.5 研究意義及內(nèi)容33-36
• 第二章 鋼渣的改性及其處理地表水中典型污染物的研究36-70
• 2.1 實驗材料和方法36-41
• 2.1.1 實驗材料36-37
• 2.1.2 主要試劑和儀器37-38
• 2.1.3 實驗方法38-41
• 2.2 結果與討論41-68
• 2.2.1 改性鋼渣的制備及表征41-48
• 2.2.2 改性鋼渣對COD、NH_4~+-N和PO_4-P的吸附性能及機理研究48-59
• 2.2.3 改性鋼渣對Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附性能及機理研究59-68
• 2.3 本章小結68-70
• 第三章 粉煤灰的改性及其處理地表水中典型污染物的研究70-96
• 3.1 實驗材料和方法70-72
• 3.1.1 實驗材料70-71
• 3.1.2 主要試劑和儀器71
• 3.1.3 實驗方法71-72
• 3.2 結果與討論72-94
• 3.2.1 改性粉煤灰的制備及表征72-78
• 3.2.2 改性粉煤灰對COD、NH_4~+-N和PO_4-P的吸附性能及機理研究78-86
• 3.2.3 改性粉煤灰對Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附性能及機理研究86-94
• 3.3 本章小結94-96
• 第四章 鋼渣粉煤灰基多孔地聚物的研究96-116
• 4.1 實驗材料和方法96-99
• 4.1.1 實驗材料96
• 4.1.2 主要試劑和儀器96-97
• 4.1.3 實驗方法97-99
• 4.2 結果與討論99-114
• 4.2.1 發(fā)泡劑種類及其添加量對材料性能的影響99-102
• 4.2.2 鋼渣和粉煤灰的質(zhì)量比對材料性能的影響102-104
• 4.2.3 CTMAB添加量對材料性能的影響104-107
• 4.2.4 液體堿激發(fā)劑的模數(shù)對材料性能的影響107-109
• 4.2.5 水加入量對材料性能的影響109-111
• 4.2.6 鋼渣粉煤灰基多孔地聚物材料的表征111-114
• 4.3 本章小結114-116
• 第五章 鋼渣粉煤灰復合介質(zhì)PRB模擬應用研究116-120
• 5.1 實驗材料和方法116-117
• 5.1.1 實驗材料116
• 5.1.2 系統(tǒng)構建及實驗方法116-117
• 5.2 結論與討論117-119
• 5.3 本章小結119-120
• 第六章 結論與建議120-124
• 6.1 結論120-121
• 6.2 創(chuàng)新點121-122
• 6.3 建議122-124
• 參考文獻124-143
• 攻讀學位期間取得的研究成果143-144
• 致謝144-145
• 個人簡況及聯(lián)系方式145-146
• 承諾書146-147

  本文關鍵詞：鋼渣—粉煤灰復合PRB介質(zhì)修復地表水中典型污染物的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：353587