PRB修复地下水中锰污染物的模拟试验研究

发布时间：2020-07-13 06:35

【摘要】：本文以地下水中锰污染物及方解石负载羟基磷灰石为研究对象,开展PRB修复地下水锰污染物的试验研究。通过静态试验,探究方解石负载羟基磷灰石投加量、反应时间、溶液pH等因素对Mn(II)的去除效果影响;利用PRB动态柱试验,研究分别以方解石、石英砂为支撑载体负载羟基磷灰石对Mn(II)的去除效果;自主设计PRB动态槽,并以方解石负载羟基磷灰石作为填充介质,探究该材料对Mn(II)的去除性能。应用SEM、EDS、XRD及XPS进行材料表征分析;利用GMS中的MODFLOW、MT3DMS板块,进行了PRB复合材料去除水中锰的可渗透反应墙数值模拟试验。通过研究,得到以下主要结论:(1)静态试验结果表明,当复合材料投加30g/L、反应240min、pH=4时,对Mn(II)的去除率最高为94.11%,吸附量为0.168mg/g,准二级动力学、双常数以及Elovich模型能较好地描述吸附过程。(2)PRB动态柱模拟试验结果表明,A柱(方解石载体)、B柱(石英砂载体)耗竭时间分别为2070、480min,单位吸附量分别为1.233、0.357mg/g,吸附结束后pH值变化范围6.2~7.20。复合材料上羟基磷灰石中的Ca~(2+)会与Mn~(2+)发生离子交换,同时Mn在方解石表面沉淀,存在非单一去除机理。Yoon-Nelson模型可较好地描述该吸附行为。(3)PRB动态槽试验表明,反应过程中反应墙有明显颜色变化。水平方向上浓度变化规律基本一致,竖直方向上受水流运动规律不一。该PRB使用周期为2755h,出水溶液pH为7.2~7.9,C1~C5各点耗竭点时长分别为2083、2251、2755、2419、2539h。(4)通过对材料的表征分析,发现复合材料可去除吸附Mn(II);XRD谱图中未发现与锰相关晶相;通过XPS检测Mn出现不同价态,表明Mn(II)在反应过程中发生不同程度的氧化还原反应。(5)利用GMS中的MODFLOW、MT3DMS板块以及室内试验所提供的水文地质条件参数,建立了地下水水流模型以及溶质运移模型,并预测了高浓度锰污染物(3mg/L)在含厚1m反应墙的11m长含水层经过1132d将完全被锰污染。单独研究墙体(1m厚)时,高浓度锰污染物(3mg/L)在墙体的运移时间为900天。
【学位授予单位】：东华理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X523

【参考文献】