蛇纹石-黏土复合颗粒除氟的动态实验研究

为研究蛇纹石-黏土复合颗粒的除氟性能,采用室内动态实验探讨了复合颗粒在不同氟离子浓度、不同吸附柱高度和不同流速下对含氟水除氟效果的影响及其吸附动力学过程.试验结果表明:吸附剂的动态吸附容量与吸附剂高度、原水氟离子浓度呈正相关,而与进水流速呈负相关;吸附剂传质区长度与进水流速、吸附剂高度及原水氟离子浓度均呈正相关.吸附动力学拟合结果显示:蛇纹石-黏土复合颗粒对水中氟的吸附动力学符合Yoon and Nelson方程,平衡吸附容量与吸附剂高度呈正相关,与进水流速呈负相关.随着初始氟离子浓度的增加,到达吸附平衡时间缩短,吸附容量逐渐增大.     

复合制剂修复铬污染土的条件优化及微观特性

针对单一还原法和固化/稳定化技术处理铬污染土效果不佳的问题,提出还原-固化/稳定化联用方法,通过单掺试验和L₉(3⁴)正交试验,确定了还原剂、吸附剂、固化剂所组成的复合制剂的最佳配比,并采用扫描电镜对固化/稳定化铬污染土进行了微观表征。研究结果表明,复合制剂最佳配比为:CaS₅用量是污染土中Cr(VI)还原为Cr(Ⅲ)所需理论还原剂量的3倍;合成沸石掺量为15%;水泥掺量为20%。扫描电镜分析结果显示,复合制剂通过还原-吸附-固化联合作用,减小了Cr(VI)和Cr(Ⅲ)对水化反应和凝硬反应的阻碍作用,强化了固化/稳定化效果,对固化体的浸出浓度降低效果显著,毒性浸出满足相关标准要求。     

蛇纹石负载羟基磷灰石对矿区地下水中氟、铁和锰的动态吸附性能

针对矿区地下水中氟、铁、锰污染超标问题,利用湿法化学共沉淀法制备蛇纹石负载羟基磷灰石(Srp/HAP)复合吸附剂,通过动态吸附试验,研究Srp/HAP对F^-,Fe²⁺,Mn²⁺的同步吸附性能,考察吸附床高度、流速及进水质量浓度对穿透过程的影响。采用Adams-Bohart,Thomas模型拟合和SEM,EDS,XRD,BET,FT-IR等微观表征,分析Srp/HAP对F^-,Fe²⁺,Mn²⁺的吸附机理。结果表明,制备的Srp/HAP复合吸附剂颗粒紧实,既有Srp表面的片状卷曲结构,又解决了HAP表面团聚问题,负载后颗粒的比表面积、孔容均有明显增加,具有较好的表面孔隙结构,有利于氟、铁、锰的同步吸附去除。吸附柱吸附总量随床柱传质区高度的增加和3种离子初始质量浓度的升高而增加;在进水流速为4 m L/min时动态柱对离子的动态吸附容量最高,流速过大和过小都不利于复合吸附剂的动态吸附;在吸附剂填充高度15 cm,进水流速为4 m L/min时,动态柱对初始质量浓度分别为5,20和5 mg/L的F^-,Fe²⁺,Mn²⁺的最大动态吸附容量分别为1.567,7.008和1.615 mg/g。采用Thomas模型能较好描述Srp/HAP对F^-,Fe²⁺,Mn²⁺的吸附动力学特征。微观分析表明,吸附过程既有表面物理吸附,也有化学吸附,化学吸附主要表现为离子交换和表面络合作用。F^-部分取代HAP中的OH^-,Fe²⁺和Mn²⁺则取代Srp中的Mg²⁺,使得F^-,Fe²⁺,Mn²⁺在复合颗粒表面的赋存状态主要以Fe₃Si₂(OH)₄O₅,Mn₃Si₂(OH)₄O₅,Ca₅(PO₄)₃F化合物存在,另外HAP晶体表面的PO₄^3-与Fe²⁺和Mn²⁺也可能发生络合作用。蛇纹石负载羟基磷灰石复合颗粒可作为矿区处理含氟、铁、锰离子地下水的优良吸附剂。