炭质吸附剂原位治理污染底泥技术研究

发布时间：2017-09-14 09:35

  本文关键词：炭质吸附剂原位治理污染底泥技术研究

  更多相关文章： 沉积物修复 PE膜 被动采样 炭质吸附剂 活性炭 生物有效性

【摘要】：在水体修复工程中,底泥修复有着不可取代的必要性。底泥是水体污染物(重金属、营养元素、POPs)的主要蓄积库,是造成水体二次污染的主要内源污染源。应用炭质吸附剂作为原位覆盖技术中的覆盖材料,这一技术正在发展和逐步应用于沉积物修复领域,它依靠着炭质吸附剂强大的吸附能力,对沉积物中的污染物吸附、固定,从而减少污染物的生物可利用性。本论文以污染底泥为研究对象,应用6种炭质吸附剂(椰壳颗粒活性炭、椰壳粉末活性炭、果壳颗粒活性炭、聊城生物质电厂灰、东海生物质电厂灰和草木灰)作为修复剂,用低密度聚乙烯被动采样膜(LDPE)为分析评估手段,进行了实验室原位修复污染底泥的静态模拟实验和实地现场实验,研究了不同修复剂对多环芳烃类(PAHs)、苯系物类和酞酸酯类(PAEs)污染物的固定治理效果。研究所得结论如下：(一)炭质吸附剂的理化性质表征结果表明：活性炭类吸附剂具有发达的空隙结构和层状结构；与生物质电厂灰(聊城灰为2.90m2/g,东海灰为7.96m2/g)和草木灰(13.05m2/g)相比,活性炭类吸附剂的比表面积较大(椰壳颗粒活性炭309.25m2/g,果壳颗粒活性炭190.95m2/g,椰壳粉末活性炭1522.95m2/g),微孔和中孔占主要贡献(微孔贡献在90%以上)；红外光谱显示,生物质电厂灰和草木灰带有极性基团(卤素基团等),而活性炭出现饱和烷烃、芳环、脂肪醚等的特征吸收,可以推测,生物质电厂灰和草木灰可能对极性较大污染物有较强的吸附固定作用,而活性炭对极性较弱污染物有较强的吸附固定作用。(二)实验室静态模拟实验结果表明：6种修复剂对PAHs均有很好的固定治理效果,投加修复剂2～4个月,是PAHs孔隙水浓度下降最快的阶段,4个月时孔隙水浓度减低65%以上,10个月时各修复剂固定效果均达到90%以上,治理效果排序为：椰壳颗粒活性炭果壳颗粒活性炭椰壳粉末活性炭草木灰东海电厂灰聊城电厂灰。(三)对PAEs的固定治理效果研究表明：活性炭类修复剂的治理效果优于电厂灰和草木灰,可能与活性炭比表面积大,表面极性官能团较少有关；电厂灰和草木灰在2个月时对PAEs的吸附固定速度逐渐减缓；10个月后,椰壳颗粒活性炭对PAEs的固定治理效果最高,孔隙水浓度降低96.11%。治理效果排序：颗粒状椰壳活性炭颗粒状果壳活性炭粉末状椰壳活性炭草木灰聊城电厂灰东海电厂灰。(四)对苯系物的固定治理效果表明：治理2个月,电厂灰对苯系物的吸附固定作用有着巨大的优势,苯系物的浓度大幅下降,此时苯系物的孔隙水浓度降低率分别为71.70%和69.84%,远远高于活性炭类修复剂；但4个月后,电厂灰类吸附剂的吸附固定速度大幅下降,同时活性炭类修复剂保持着对苯系物的吸附固定作用；10个月后,聊城灰和东海灰对苯系物固定效率分别为85.31%和87.44%,低于果壳颗粒活性炭(99.95%)、椰壳粉末活性炭(97.33%)和椰壳颗粒活性炭(93.21%)。(五)二级动力学方程能够很好地拟合不同炭质吸附剂对PAEs的吸附固定过程,其R20.95,Elovich动力学方程次之,其R2值在70.59%～95.10%之间。研究表明PAEs在吸附剂上的吸附固定行为明显存在2个过程,4个月之前,吸附剂对吸附质进行快速吸附,而4个月之后,吸附剂对吸附质的吸附速率逐渐下降,开始趋于吸附平衡状态。由Elovich动力学方程拟合结果得出,电厂灰和草木灰达到平衡所需的时间较短,活性炭类吸附剂要达到吸附平衡所需的时间较长。(六)实地现场试验中椰壳活性炭和果壳活性炭的各采样点之间的修复效果差异较大,出现某点的污染物浓度骤高或骤低的现象,原因是活性炭密度较小,难以稳定覆盖在沉积物表面,虽然采取了一定沉降措施,但难以阻挡水流的冲击作用。煤基活性炭的修复效果最好,对各类污染物的固定效率均最高,其中对PAEs的固定效果达到99.09%。原因是煤基活性炭有着相对发达的空隙,吸附能力强,同时密度大,化学稳定性高,能够稳定覆盖在河流底泥表面,更适合应用于现场修复工程中。
【关键词】：沉积物修复 PE膜 被动采样 炭质吸附剂 活性炭 生物有效性
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X52;TQ424
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-14
• 1 绪论14-32
• 1.1 底泥污染的概述14-15
• 1.1.1 底泥污染的概述14
• 1.1.2 修复底泥污染的必要性14-15
• 1.2 污染物的环境行为15-20
• 1.2.1 PAHs的环境行为15-17
• 1.2.2 PAEs的环境行为17-19
• 1.2.3 苯系物的环境行为19-20
• 1.3 底泥修复技术20-27
• 1.3.1 异位修复技术20-21
• 1.3.2 原位修复技术21-23
• 1.3.3 使用炭质吸附剂的原位修复技术23-27
• 1.4 评价方法27-29
• 1.4.1 生物可利用性27-28
• 1.4.2 被动采样法28-29
• 1.5 吸附动力学29
• 1.6 研究内容29-32
• 1.6.1 静态模拟原位修复实验29-30
• 1.6.2 现场原位修复实验30
• 1.6.3 技术路线30-32
• 2 吸附剂的理化性质测定32-42
• 2.1 实验材料32
• 2.2 测定方法32-33
• 2.2.1 扫描电镜32-33
• 2.2.2 激光粒度33
• 2.2.3 比表面积,孔容孔径33
• 2.2.4 傅里叶红外光谱33
• 2.3 测定结果33-42
• 2.3.1 扫描电镜结果与分析33-35
• 2.3.2 激光粒度结果与分析35-37
• 2.3.3 比表面积,孔容孔径结果与分析37-39
• 2.3.4 红外光谱结果与分析39-42
• 3 原位修复静态模拟实验42-62
• 3.1 实验材料42-43
• 3.2 实验方法43-46
• 3.2.1 背景值的测定及PE膜的筛选43-44
• 3.2.2 静态模拟实验44-45
• 3.2.3 被动采样评价法研究45-46
• 3.3 实验结果46-61
• 3.3.1 污染底泥的背景值的测定结果46-49
• 3.3.2 底泥修复后的PAHs浓度测定结果49-54
• 3.3.3 底泥修复后的PAEs浓度测定结果54-57
• 3.3.4 底泥修复后的苯系物浓度测定结果57-61
• 3.4 本章小结61-62
• 4 吸附动力学的研究62-66
• 4.1 吸附动力学方程的拟合62-65
• 4.2 本章小结65-66
• 5 现场原位治理试验66-74
• 5.1 现场实验区域概况66-67
• 5.2 现场原位修复实验方法67-68
• 5.3 现场原位修复实验结果与讨论68-71
• 5.4 本章小结71-74
• 6 总结与展望74-76
• 6.1 总结74-75
• 6.2 展望75-76
• 参考文献76-80
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果80-84
• 学位论文数据集84

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 贺德留,孙晓薇;玉米芯为原料制造颗粒活性炭的研究[J];河南林业科技;2004年02期

2 刘吉林;航标用颗粒活性炭制造简介[J];浙江林业科技;1984年03期

3 汪陶林;戴伟娣;刘汉超;;采用流态化技术制造杂木颗粒活性炭的研究[J];林产化工通讯;1989年02期

4 黄玲清;氯化锌法颗粒活性炭试验研究[J];林产化学与工业;1995年03期

5 周晓薇;用蔗渣生产颗粒活性炭[J];广西蔗糖;2001年04期

6 王志高,蒋剑春,邓先伦,许玉;脱色用木质颗粒活性炭的制备研究[J];林产化学与工业;2005年02期

7 赵彬道;关于氯化锌法木质颗粒活性炭强度问题的初步探讨[J];四川林业科技;1980年01期

8 倪云鹏;;果核壳一步法制颗粒活性炭[J];林业科技开发;1988年03期

9 贾铭勋;马玉雯;;过滤空气的废颗粒活性炭的再生[J];吉林林业科技;1989年04期

10 胡福昌;蒋应梯;;乌桕籽壳制取不定形颗粒活性炭的研究[J];林产化工通讯;1990年02期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 杜欣俊;于水利;唐玉霖;;改性颗粒活性炭对水中溴酸根的吸附特性研究[A];饮用水安全控制技术会议暨中国土木工程学会水工业分会给水委员会第13届年会论文集[C];2013年

中国重要报纸全文数据库 前2条

1 通讯员 陈天长;长汀推进环保节能农业项目对接[N];闽西日报;2011年

2 李圭白;城市饮用水处理工艺的发展过程[N];中国建设报;2010年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 林冠烽;磷酸法自成型木质颗粒活性炭的制备过程与机理研究[D];中国林业科学研究院;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 高宁;颗粒活性炭对水中痕量医药类物质的吸附特性研究[D];西安建筑科技大学;2015年

2 孟晓东;炭质吸附剂原位治理污染底泥技术研究[D];北京交通大学;2016年

3 曾巧玲;磷酸法颗粒活性炭的制备与性能研究[D];福建农林大学;2010年

4 李兴才;颗粒活性炭在葡萄糖生产中的应用研究[D];齐鲁工业大学;2012年

5 朱光真;化学法木质颗粒活性炭的制备工艺与机理及其孔结构研究[D];中国林业科学研究院;2011年

6 李雁杰;造纸污泥颗粒活性炭填料的制备及其在生物流化床中的应用[D];山东大学;2012年

7 孙康;液相脱色用颗粒活性炭的吸附行为及再生机理研究[D];中国林业科学研究院;2006年

8 陈海丽;蔗糖精制脱色用颗粒活性炭的制备研究[D];中国矿业大学;2014年

9 袁婉丽;生物质颗粒活性炭关联脱除烟气污染物的实验研究[D];青岛大学;2011年

10 左军;负载纳米Fe~0/Pd双金属的颗粒活性炭去除水中TCE的初步研究[D];华东理工大学;2012年

，

本文编号：849270