载铁膜沸石制备及其控制河道污染物的试验研究

摘要

污染底泥是河道主要污染源之一，随着外源污染的有效控制和河道水体治理的推进，污染底泥引起的内源污染问题日益突出，亟需对河道底泥污染物的释放予以控制。在多种河道底泥污染治理技术中，由于底泥原位覆盖技术对环境造成扰动小、处理见效快、效果好而得到广泛关注和应用。然而，现有的单一覆层或混合覆层的覆盖材料存在不可同步抑制多种污染物释放的缺点，限制了其适用范围。
　　本研究提出通过对沸石进行载铁制备复合覆盖材料的思路，以解决传统单一覆层或混合覆层材料所存在问题。本文通过对沸石载铁铁源、负载方法、负载次数进行优选，得到优选的载铁膜沸石（Iron Oxide Coated Zeolite，IOCZ）制备条件，并对制备成品进行表征；其后，考察了优选所得IOCZ处理污染物性能和常见共存物质对其处理性能的影响，并初步探究了处理污染物机制；进行柱实验模拟IOCZ覆层控制底泥污染物释放场景以为其实际应用提供数据支持，并考察所处理污染物存在IOCZ中稳定性。
　　通过研究得到，以氯化铁为铁源，铁泥涂布为负载方法，负载一次所得载铁膜沸石载铁量、载铁稳定性和处理以氨氮磷酸盐为典型阴阳离子污染物效果最佳。载铁后，沸石密度未发生变化；比表面积略有增加；表面新增Fe-OH、Fe-O官能团；沸石所载氧化铁晶体为FeOOH和Fe2O3；IOCZ零电位点位于pH8.5左右。
　　与原沸石相比，IOCZ增加对磷酸盐、硫化物及六价铬的去除效果，对氨氮及Cu、Zn、Pb的去除效果略有下降。混合溶液中，氨氮对IOCZ去除磷酸盐和硫化物无影响，硫化物对磷酸盐的去除有抑制作用。常见共存物质中，天然有机物对IOCZ处理氨氮的速率略有减缓作用，Cl-、硅酸根对其无影响；天然有机物对IOCZ处理磷酸盐略有抑制作用，Cl-未造成影响，硅酸根离子使 IOCZ处理磷酸盐的处理容量和处理速率均有所下降；三者对处理硫化物均无明显影响。
　　IOCZ作用机制初步探究表明：IOCZ去除氨氮为静电吸附作用；处理磷酸盐为络合吸附机制；处理硫化物为氧化还原反应和吸附共同作用。
　　柱实验结果表明：IOCZ可有效抑制底部污染物的释放，所处理污染物总量与覆层厚度之间存在相关比例系数，且已处理污染物可稳定存在于IOCZ中。

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第1章 绪论

1.1课题背景

1.2底泥污染物释放的危害

1.3国内外研究现状及分析

1.4常见覆层材料

1.5铁氧化物及负载于载体研究现状

1.6课题来源

1.7研究目的和意义

1.8技术路线及研究内容

第2章 试验材料与方法

2.1试验试剂与仪器

2.2 IOCZ制备条件优选

2.3 IOCZ成品效能考察

2.4柱实验

2.5检测指标及方法

2.6 IOCZ表征方法

第3章 IOCZ制备条件优选与表征

3.1 IOCZ制备条件优选

3.2 IOCZ成品表征

3.3本章小结

第4章 IOCZ处理污染物性能研究

4.1 IOCZ处理单一污染物性能

4.2 IOCZ处理共存污染物性能

4.3共存物质对IOCZ处理底泥污染物影响

4.4处理机制初步探究

4.5本章小结

第5章 IOCZ控制污染物释放的柱实验研究

5.1柱实验覆层处理效果探究

5.2污染物吸附牢固度

5.3本章小结

结论

参考文献

声明

致谢