修复酸性矿井水的可渗透反应床（PRB）反应介质研究

发布时间：2024-04-20 16:52

　　酸性矿井水(Acid mine drainage,AMD)是由围岩和煤层中含有的硫化物(主要是黄铁矿FeS2),在化学氧化剂(Fe3+,O2)和氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans,简称T.f菌)作用下,发生氧化反应而形成的。AMD的特点是pH通常很低(严重的地方pH可达2),富含8042-离子和Fe3+离子,易浸出有毒元素(如铅、铬、砷、铜等[1-5]),造成重金属污染,给地下水资源、采矿业以及矿区的生态环境构成威胁。本文利用活性炭、竹炭、陶粒、粉煤灰、煤渣等吸附性材料作为可渗透反应床(Permeable reactive barrier,PRB)的反应介质(同时对粉煤灰进行改性,对活性炭进行再生探讨),结合可渗透反应床结构设计,研究原位修复酸性矿井水重金属离子及各种污染,为实现井下酸性矿井水的原位治理提供一种新的途径,这对高硫煤矿井安全绿色生产、保护地下水资源及矿区生态环境有重要意义。 首先,结合可渗透反应床的特点,设计出适合实验室操作的PRB,并建立实验室小系统。 其次,比较了陶粒(两种粒径)、煤渣、竹炭(两种粒径)和粉煤灰对COD、硫酸根及重金属的...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
目录
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 PRB技术的研究进展
    1.3 PRB反应填料
        1.3.1 PRB反应填料的分类和与选择要求
        1.3.2 陶粒
        1.3.3 竹炭
        1.3.4 煤渣
        1.3.5 活性炭
        1.3.6 粉煤灰
    1.4 本课题研究要解决的主要问题及主要研究内容
        1.4.1 本课题研究要解决的主要问题
        1.4.2 本课题研究的主要内容
第二章 实验材料及方法
    2.1 实验试剂与仪器
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验仪器
    2.2 分析方法
        2.2.1 pH及温度
        2.2.2 化学需氧量(COD)
        2.2.3 SO4
2-

        2.2.4 重金属离子
第三章 PRB反应器的结构设计与填料的选取
    3.1 PRB反应器的结构设计
        3.1.1 PRB的结构
        3.1.2 PRB结构的设计
    3.2 PRB反应器填料的选取
        3.2.1 反应填料选取要考虑的因素
        3.2.2 PRB反应介质的选择
第四章 填料吸附性能的测试
    4.1 实验装置和器具
    4.2 实验材料和仪器
    4.3 实验步骤
    4.4 单种填料初步测试(8h)结果及分析
    4.5 单种填料反应48h
    4.6 填料的耐久性测试
        4.6.1 粉煤灰和大粒径竹炭的处理效果
        4.6.2 陶粒和小粒径竹炭的处理效果
    4.7 本章小结
第五章 各种填料对矿井水中重金属的处理效果
    5.1 实验药品和仪器
        5.1.1 改善的模拟酸性矿井水质
        5.1.2 实验仪器
        5.1.3 实验步骤
        5.1.4 实验分析方法
    5.2 实验结果与讨论
        5.2.1 粉煤灰对重金属离子的去除效果
        5.2.2 陶粒对重金属离子的去除效果
        5.2.3 陶粒-粉煤灰两级PRB反应器对重金属的去除效果
        5.2.4 陶粒-活性炭两级PRB反应器对重金属的去除效果
        5.2.5 活性炭对重金属离子的去除效果
        5.2.6 介质配比对重金属离子的去除效果
    5.3 本章小结
第六章 粉煤灰的改性研究
    6.1 模拟酸性矿井水
        6.1.1 粉煤灰(CFA)
        6.1.2 实验仪器
    6.2 实验方法及步骤
        6.2.1 粉煤灰改性方法
        6.2.2 实验步骤
        6.2.3 分析方法
    6.3 实验结果与讨论
        6.3.1 粉煤灰和改性粉煤灰对pH的调整效果
        6.3.2 粉煤灰和改性粉煤灰对COD的去除效果
        6.3.3 粉煤灰和改性粉煤灰对SO4
2-的去除效果
        6.3.4 粉煤灰和改性粉煤灰对重金属离子(Cd²⁺、Cu²⁺和Zn²⁺)的去除效果
    6.4 本章小结
第七章 活性炭的再生研究
    7.1 实验部分
        7.1.1 实验装置
        7.1.2 实验仪器
        7.1.3 实验方法及步骤
    7.2 实验结果与讨论
        7.2.1 对pH的调整效果
        7.2.2 对COD的处理效果
        7.2.3 对SO4
2-的处理效果
        7.2.4 对(Cd²⁺、Cu²⁺和Zn²⁺)的处理效果
    7.3 结果与结论
第八章 结论
参考文献
致谢
攻读学位期间发表论文和科研情况说明



本文编号：3959701