本文關(guān)鍵詞：鋼渣—粉煤灰復(fù)合PRB介質(zhì)修復(fù)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(yīng)墻(Pemeable Reactive Barrier,PRB)是一項(xiàng)在發(fā)達(dá)國家廣泛研究并有商業(yè)化應(yīng)用的地下水原位修復(fù)技術(shù)。隨著研究的深入,國外有將PRB用于污染地表水修復(fù)的報(bào)道,其介質(zhì)材料主要是活性炭、硅鋁酸鹽和有機(jī)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(guān)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(cè)指標(biāo),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(qiáng)度和耐久性等優(yōu)良性能,通過系統(tǒng)的理論分析和實(shí)驗(yàn)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(fù)合活性反應(yīng)介質(zhì),構(gòu)建PRB系統(tǒng)模擬修復(fù)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(duì)其進(jìn)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(duì)改性鋼渣進(jìn)行檢測(cè)分析可知,表面結(jié)構(gòu)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(duì)典型污染物的吸附性能,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在COD-NH4+-N-PO4-P三元體系中對(duì)P04-P有很好的選擇性,去除率達(dá)93%,在Pb2+-Cd2+二元體系中對(duì)Pb2+和Cd2+均有較好的吸附效果,去除率分別達(dá)97%和94%；并通過等溫吸附和吸附動(dòng)力學(xué)研究獲得相應(yīng)體系下的吸附參數(shù)、動(dòng)力學(xué)反應(yīng)級(jí)數(shù)和吸附速率的主控步驟,揭示出改性鋼渣對(duì)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(jī)理。2、以粉煤灰為原料,選出NaOH為改性劑,對(duì)其進(jìn)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(yīng)溫度和時(shí)間分別為100℃和6h。利用SEM.XRD和FITR對(duì)改性粉煤灰進(jìn)行檢測(cè)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(duì)典型污染物的吸附性能,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在COD-NH4+-N-P04-P三元體系中對(duì)COD和NH4+-N有很好的選擇性,去除率分別達(dá)88%和84%,在Pb2+-Cd2+二元體系中對(duì)Pb2+和Cd2+均有較好的吸附效果,去除率分別達(dá)91%和89%;并通過等溫吸附和吸附動(dòng)力學(xué)研究獲得相應(yīng)體系下的吸附參數(shù)、動(dòng)力學(xué)反應(yīng)級(jí)數(shù)和吸附速率的主控步驟,揭示出改性粉煤灰對(duì)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(jī)理。3、將粉煤灰和鋼渣作原料,以抗壓強(qiáng)度、體積密度和透水系數(shù)為檢測(cè)指標(biāo),結(jié)合其對(duì)COD、MH4+-N、PO4-P、Pb2+和Cd2+的吸附效果,通過系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn),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(duì)樣品進(jìn)行檢測(cè)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(qiáng)度和透水系數(shù),分別為2.9MPa、和0.35mm/s,并且對(duì)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(yīng)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(cè)的的墻體反應(yīng)介質(zhì),構(gòu)建了PRB模擬系統(tǒng)。以模擬污染汾河水樣為處理對(duì)象,對(duì)構(gòu)建的PRB模擬系統(tǒng)進(jìn)行性能考察,耐受性和穩(wěn)定性良好,當(dāng)V改性鋼渣：V改性粉煤灰=1：1時(shí),COD、NH4+-N、PO4-P、Pb2+和Cd2+的去除率在第8天達(dá)到最高,分別為77%、82%、93%、96%和92%,第32天相應(yīng)的去除率降為68%、69%、83%、84%和81%。另外,研究表明水力負(fù)荷、改性粉煤灰添加比例對(duì)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(jì)可行,不僅拓展了PRB用于污染地表水處理的途徑,同時(shí)實(shí)現(xiàn)“以廢治廢”。
【關(guān)鍵詞】：PRB(可滲透反應(yīng)墻) 粉煤灰 鋼渣 吸附 地質(zhì)聚合物 污染地表水
【學(xué)位授予單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X52;X705
【目錄】：

• 中文摘要10-12
• ABSTRACT12-14
• 第一章 文獻(xiàn)綜述14-36
• 1.1 研究背景14-15
• 1.2 PRB污染修復(fù)技術(shù)研究概述15-20
• 1.2.1 PRB技術(shù)簡(jiǎn)介15
• 1.2.2 PRB技術(shù)的反應(yīng)介質(zhì)材料及修復(fù)原理15-18
• 1.2.3 PRB技術(shù)研究進(jìn)展18-20
• 1.3 鋼渣和粉煤灰在水處理應(yīng)用中的研究進(jìn)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(shù)的研究進(jìn)展22-26
• 1.4 地質(zhì)聚合物材料的研究進(jìn)展26-33
• 1.4.1 地質(zhì)聚合物的結(jié)構(gòu)及合成機(jī)理26-30
• 1.4.2 地質(zhì)聚合物的性能及應(yīng)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(shí)驗(yàn)材料和方法36-41
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料36-37
• 2.1.2 主要試劑和儀器37-38
• 2.1.3 實(shí)驗(yàn)方法38-41
• 2.2 結(jié)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(duì)COD、NH_4~+-N和PO_4-P的吸附性能及機(jī)理研究48-59
• 2.2.3 改性鋼渣對(duì)Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附性能及機(jī)理研究59-68
• 2.3 本章小結(jié)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(shí)驗(yàn)材料和方法70-72
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)材料70-71
• 3.1.2 主要試劑和儀器71
• 3.1.3 實(shí)驗(yàn)方法71-72
• 3.2 結(jié)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(duì)COD、NH_4~+-N和PO_4-P的吸附性能及機(jī)理研究78-86
• 3.2.3 改性粉煤灰對(duì)Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附性能及機(jī)理研究86-94
• 3.3 本章小結(jié)94-96
• 第四章 鋼渣粉煤灰基多孔地聚物的研究96-116
• 4.1 實(shí)驗(yàn)材料和方法96-99
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)材料96
• 4.1.2 主要試劑和儀器96-97
• 4.1.3 實(shí)驗(yàn)方法97-99
• 4.2 結(jié)果與討論99-114
• 4.2.1 發(fā)泡劑種類及其添加量對(duì)材料性能的影響99-102
• 4.2.2 鋼渣和粉煤灰的質(zhì)量比對(duì)材料性能的影響102-104
• 4.2.3 CTMAB添加量對(duì)材料性能的影響104-107
• 4.2.4 液體堿激發(fā)劑的模數(shù)對(duì)材料性能的影響107-109
• 4.2.5 水加入量對(duì)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(jié)114-116
• 第五章 鋼渣粉煤灰復(fù)合介質(zhì)PRB模擬應(yīng)用研究116-120
• 5.1 實(shí)驗(yàn)材料和方法116-117
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)材料116
• 5.1.2 系統(tǒng)構(gòu)建及實(shí)驗(yàn)方法116-117
• 5.2 結(jié)論與討論117-119
• 5.3 本章小結(jié)119-120
• 第六章 結(jié)論與建議120-124
• 6.1 結(jié)論120-121
• 6.2 創(chuàng)新點(diǎn)121-122
• 6.3 建議122-124
• 參考文獻(xiàn)124-143
• 攻讀學(xué)位期間取得的研究成果143-144
• 致謝144-145
• 個(gè)人簡(jiǎn)況及聯(lián)系方式145-146
• 承諾書146-147

  本文關(guān)鍵詞：鋼渣—粉煤灰復(fù)合PRB介質(zhì)修復(fù)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(hào)：353587