论文部分内容阅读
我国历史上共有75家铬盐生产企业。由于我国铬盐生产企业普遍规模小、生产工艺落后、环境污染严重,目前已关闭61家。这些破产铬盐厂遗留下的大量铬渣,导致了土壤和地下水的严重污染。如青海海北化工厂下游A泉出水Cr(Ⅵ)浓度达42mg·L-1,青岛红星化工厂周边地下水Cr(Ⅵ)浓度达10mg·L-。本文作为863课题“铬渣污染场地土壤修复技术设备研发与示范”研究的一部分,以原位Fe0-PRB技术为研究方向,针对Feo利用率低、易板结、堵塞的问题,重点开展了PRB填料的筛选与优化研究。从避免Fe0团聚和避免绝缘的Fe(Ⅲ)-Cr(Ⅲ)氢氧化物薄膜覆盖在Fe0表面两方面着手,分别研究了海藻酸钠(SA)固定化零价铁填料(SAC)和SA固定化Fe-Cu双金属填料(SAB)对受污染地下水中Cr(Ⅵ)的去除影响。主要结论与认识如下:(1)SAC去除Cr(Ⅵ)的实验结果表明,SA作为包裹材料效果最好。FEI电镜扫描及EDX能谱分析发现,SA跟Ca2+交联形成孔隙结构,不仅为零价铁的附着提供了大量的吸附点位,还可使Cr(Ⅵ)进入到内部与铁粉反应。SA固定化零价铸铁粉(SAC)的除铬性能是固定化还原铁粉(SAR)的2倍;填料工艺参数优化后,SAC与Cr(Ⅵ)的反应过程符合准一级反应动力学;采用SAC填料进行动态实验,反应完全后铬/铁比达32.25mg.g-1,且填料仍然保持较高的渗透系数(2.38cm·S-1)。(2)SAB去除Cr(Ⅵ)的实验结果表明,SA和Fe-Cu双金属的运用能极大地提高Feo的利用率。当SAB镀铜0.9%时(SABo.9),SA和Fe-Cu双金属的效能发挥到最大,对零价铁利用率提高的贡献率达到平衡(55%),SABo.9铬/铁比高达40.3mg.g-1。场发射扫描电子显微镜(FESEM)及X-射线光电子能谱(XPS)分析发现,Cu负载于Fe0表面,呈疏松层状结构;Cu在Fe0与Cr(Ⅵ)反应中起催化剂作用,通过自身化合态变化传递Feo失去的电子,从而提高了Fe0的利用率。(3)通过SAB0.9的动力学实验,可对PRB厚度进行设计。实验结果表明,运行到设计容量后PRB出水Cr(Ⅵ)仍然小于0.05mg·L-1,且水量基本不变(渗透系数达2.4cms-1),解决了Fe0-PRB利用率低、易板结、堵塞的缺陷。(4)SAB0.9具有明显的经济优势,相比铸铁粉混砂填料节约成本约80%。SABo.9作为PRB填料应用于地下水Cr(Ⅵ)污染修复是可行的。