渭河沉积物中硝基苯双模式阻滞作用对其传输动力学规律的影响机制及模拟预测

发布时间：2020-07-10 16:02

【摘要】：渭河对陕西关中地区的发展起着至关重要的作用。然而随着工业的发生,污染状况常有发生。硝基苯是重要的化工原料,具有高毒性且难降解的特点,一旦进入河流会对人体健康和水生态环境造成极大的危害。有研究报道渭河已经受到了硝基苯的污染,因此研究硝基苯在渭河沉积物中传输规律,建立反映其传输特点的动力学模型对了解硝基苯的污染状况及风险评估具有重要意义。本文采用批量平衡实验、砂柱迁移模拟实验以及数值模拟方法进行硝基苯在渭河沉积物中的迁移规律研究,并建立其传输动力学模型进行模拟预测。研究成果如下:(1)硝基苯的最佳吸附水土比研究表明:硝基苯与砂样选择1:1配比时吸附效果较好。(2)准二级动力学速率方程能较好的描述硝基苯的吸附和解吸的动力学过程。在对硝基苯的等温平衡吸附实验的研究中发现Linear+Langmuir双模式吸附模型对其吸附数据拟和度最好,并求出了双模式阻滞因子表达式且双模式阻滞因子随着硝基苯初始浓度的增大而减小。(3)在沉积物粒径、硝基苯初始浓度、温度、pH对硝基苯的吸附量影响研究表明:砂样粒径越小对硝基苯的平衡吸附量越大,在硝基苯的初始浓度为0.912~30.832mg/L的范围内,硝基苯的吸附量随初始浓度的升高而增大;在温度为20~40℃的温度范围内,硝基苯的吸附量随温度的升高而降低,pH的变化对其平衡吸附量的影响不大。(4)硝基苯的等温解吸实验表明:硝基苯的解吸过程并不是吸附的逆过程,解吸存在一定的滞后性,对其滞后系数的求解发现,滞后系数随着硝基苯初始浓度的增大而减小,对比硝基苯双模式阻滞因子发现,它们之间存在正相关性。(5)硝基苯的解吸影响因素实验表明:砂样粒径在0~1 mm的范围内,粒径越小对硝基苯的解吸率就越小;硝基苯的初始浓度在0.912~30.832 mg/L的范围内,其解吸量随初始浓度的升高而增大;在温度为20~40℃的温度范围内,硝基苯的解吸量随温度的升高而增大。pH的变化对硝基苯的平衡解吸量影响不大。(6)通过室内砂柱实验模拟了硝基苯在渭河沉积物中的迁移过程,由示踪实验求得弥散系数和平均空隙流速等参数,基于示踪实验和吸附实验所获得参数构建了硝基苯在砂柱中迁移的双模式阻滞作用下的数学模型,对硝基苯在砂柱中的迁移规律进行模拟,发现模拟值与实际值吻合较好,该模型可以用以研究沉积物中硝基苯的传输过程。(7)通过对研究区预测可知当初始浓度为8.68 mg/L的硝基苯溶液持续在渭河河床沉积物中传输时,距离污染源10 m处在150 h取样时硝基苯的浓度值为4.85 mg/L,在180 h取样时硝基苯的浓度值为6.93 mg/L,距离污染源30 m处150 h取样时硝基苯的浓度值为0.25 mg/L,180 h取样时硝基苯的浓度值为0.56 mg/L。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X52
【图文】：

技术路线图

采样点位,砂样

长安大学硕士学位论文.2 实验砂样实验砂的来源实验砂取自渭河草滩处，详细地点位于西安市未央区兰池大道。选取若干个不同位作为取样点，每处取样点所取砂样的量相同，先用采样铲铲出一个断面，再平行于断下取样，每个断面取表层砂样深度不深于 20 cm，将各取样点采集到的砂样混合均匀，于不透明塑料袋中后带回实验室，经风干后挑选出砂样中的石子、树叶等杂质，由于河沉积物以细砂为主，根据《岩土工程勘察规范》中描述当粒径大于 0.075 mm 同时粒物质量超过总质量 50%时为粉砂，当颗粒物质量超过总质量 85%时是细砂，当粒径于 0.25 mm 同时颗粒物质量超过总质量 50%时为中砂。本次实验选取 0.1 mm、0.3 mm筛子筛选粒径范围在 0.1 mm～0.3 mm 的细砂作为后续实验研究，以期达到较好的效。采样点的位置和现场图如图 2.1 和 2.2 所示。

砂样,恒重,减重法,瓷坩埚

图 2.2 取样现场、试验砂样的理化性质将采集的砂样测定其含水率、有机质含量、比表面积、粒度、干密度等参数。（1）砂样含水率的测定：选取烘干恒重的铝盒装上砂样，合上盒盖密封起来在天平上称取总质量，然后将铝盒打开放到烘箱内，盒盖斜放一旁，调节烘箱温度05℃，将其放置 10 h 后称取烘干后的质量。反复称量至恒重，准确至 0.01 g。试样水率按下式计算: ( 1) 100dommw （2.1式中:为 md干样品，（g）；mo为湿样品，（g）。（2）砂样总有机质的测定：砂样总有机质含量测定方法采用灼烧减重法，选取干恒重的瓷坩埚，在电子天平上称取其质量记录为 m0，然后将干燥的砂样放置到

【参考文献】