论文部分内容阅读
废水中的重金属污染物是影响其再生利用的重要因素。废水中的重金属离子在处理过程中难以彻底去除,常在其地下迁移储存的过程对地下含水层造成严重危害。溶解性有机物(Dissolved organic matter,DOM),其表面具有较多吸附位点,对水中重金属离子有良好的吸附效果。由于废水再生后最终会进入地下水循环,在此过程中DOM以承载体的形式,对重金属元素在地下含水层中的迁移和积累有着重要影响。因此,为了解决地下水重金属污染以及实现废水再生后在地下含水层的安全转运储存,针对DOM与重金属离子间的相互作用及协同迁移行为的研究具有重要意义。本研究主要利用静态吸附实验,深入探究了废水中DOM和Cr6+的吸附行为及吸附机理,并通过室内模拟柱实验对含水层介质中DOM和Cr6+的协同迁移行为进行综合分析,主要研究成果如下:(1)利用抽滤与冷冻干燥法结合提取废水中DOM,通过化学分析方法和傅里叶红外光谱、三维荧光光谱、电子扫描电镜等技术手段的结合,对DOM吸附Cr6+前后的样品进行分析,结果表明:水样中DOM的主要组成部分为腐殖酸及少量蛋白质;吸附Cr6+后DOM的片网状表面中出现大量不规则的颗粒结构,主要是由于DOM中的羧基和酰胺基等官能团与Cr6+反应的结果;在DOM投加量达到35mg/L时,DOM对Cr6+的吸附效果最好。(2)测定DOM与Cr6+混合液的Zeta电位值可得出:分别以Ca Br2和Na Br作为电解质溶液的条件下,增大溶液中离子强度,正电荷数目随之增加,同时溶液Zeta电位值(绝对值)降低。同时以Ca Br2和Na Br为电解质溶液时,实验选用钠吸附比(Sodium Adsorption Ratio,SAR)值表示溶液离子组成的不同。在离子强度不变的条件下,随着SAR值的增加,溶液的Zeta电位值(绝对值)上升,主要原因是Ca2+含量降低导致混合液中正电荷数量减少,电负性增强。(3)经过Freundlich吸附等温曲线与Langmuir吸附等温曲线与实验数据拟合效果对比,表明Langmuir吸附等温曲线可对p H=5.0,温度为25℃条件下DOM对Cr6+的吸附进行较为准确的预测。(4)利用室内模拟柱实验探究在不同离子强度和离子组成的条件下DOM和Cr6+协同迁移规律。实验结果证明:在无电解质条件下,DOM可有效促进Cr6+在含水层介质中的迁移;当Ca Br2与Na Br分别作为电解质溶液时,增加离子强度能够促使含水层介质中Cr6+的出流比增加,初始出流时间提前,其中Ca2+对Cr6+迁移的促进作用比Na+强;在DOM和背景溶液共存的条件下,阳离子交换吸附作用在实验初期能有效抑制DOM对Cr6+的迁移,但随着溶液持续注入,DOM与Cr6+逐渐从砂柱协同迁出,且随着离子强度增加,DOM和Cr6+在含水层介质中的协同迁移能力逐渐增强。(5)在离子强度不变的条件下,以Ca Br2和Na Br的混合液作为背景溶液,同时逐渐提高溶液的SAR值(即降低Ca2+含量),导致Cr6+在含水层介质中的出流比降低并推迟其初始出流时间;当DOM和电解质溶液共同注入时,DOM能够有效抑制Cr6+的迁移,并且位于含水层介质中的DOM与Cr6+的协同迁移能力会随着溶液中的SAR值的增加而逐渐减弱。