改良黏土对重金属离子的吸附特性及防渗性能

为了评价污泥活性炭(SAC)改良黏土作为垃圾卫生填埋场衬垫防渗材料的可行性,该文通过吸附动力学试验、等温吸附平衡试验、柔性壁渗透试验,分别研究了掺量为0%、1%、3%、5%的SAC改良黏土对Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)的吸附特性以及渗透性能。试验结果表明,改良黏土对Cd(Ⅱ)或Cu(Ⅱ)的吸附以30 min内的颗粒表面吸附为主,吸附平衡时间分别为120 min或90 min。改良黏土对Cd(Ⅱ)或Cu(Ⅱ)的吸附符合Langmuir等温吸附模式。随SAC掺量由0%增加至5%,在S/L=120 g/L,Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)最大吸附量qm分别增加了25%、47%;当固液比增加到200 g/L,Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)最大吸附量qm分别增加了32%、48%。水、垃圾渗滤液2种渗透媒介下SAC改良黏土的渗透系数为1.8×10-9～1.2×10-8cm/s,均<1×10-7cm/s的防渗要求。因此,SAC改良黏土可以作为垃圾填埋场的衬垫防渗材料使用,可以有效阻滞渗滤液中重金属离子的迁移。     

有机质对p,p′-DDE在土壤中的吸附影响

为研究有机质对p, p′-DDE在土壤中的吸附影响因素,采用批量试验方法,分析p, p′-DDE在包气带土壤及含水层土壤上吸附量的变化及有机质对p, p′-DDE在土壤中的吸附影响.结果表明,p, p′-DDE在土壤中的吸附均符合先快后慢、最后达到吸附平衡的规律;其吸附动力学曲线用一级和二级反应动力学方程均能较好拟合,说明p, p′-DDE在这两种物质中的吸附以简单吸附为主,同时包含表面吸附、颗粒内部扩散等过程.包气带土壤和含水层土壤等温吸附线的拟合相关系数(R2)均大于0.95,符合Freundlich模型和线性模型,而含水层样品与Freundlich模型拟合得更好,表明p, p′-DDE在包气带土壤中的吸附以单分子层吸附为主,而在含水层土壤中的吸附还伴随着多分子层吸附的复杂过程;去除内源DOM(溶解性有机质)后,样品对p, p′-DDE的吸附量呈增加趋势,按吸附增加量由小到大的排序为1-1(0~10 cm) < 1-2(120~150 cm) < 2-4(100~120 cm),说明内源DOM的存在总体上抑制了p, p′-DDE的吸附,并且w(DOM)越高,其抑制作用越强;外源DOM的加入抑制了土壤对p, p′-DDE的吸附;去除有机质后样品对p, p′-DDE的吸附量与w(黏土矿物)具有正相关性.研究显示,有机质对土壤中有机污染物的吸附迁移研究对土壤修复有重要意义,需要对有机质影响土壤的吸附机制进行更深层次的研究.      

凹凸棒黏土对水体和底泥中Cr (Ⅵ)的吸附

为考察凹凸棒黏土对水体和底泥中Cr（Ⅵ）污染治理与修复效果,通过实验室模拟试验,运用Langmuir和Frundlich等温吸附模型及准一级和准二级动力学模型,研究了天然凹凸棒黏土对水体中Cr（Ⅵ）的吸附特性,并研究了pH对吸附过程的影响及凹凸棒黏土对底泥中Cr（Ⅵ）金属形态的影响,通过XRF（X-射线荧光光谱仪）和SEM（扫描电镜）确定凹凸棒黏土的化学组成和微观形貌结构.结果表明:天然凹凸棒黏土内部呈纤维状且多孔隙,成分中含有铁、铝、钙等元素,吸附后的材料中发现了Cr元素;Langmuir-Frundlich吸附等温模型（R2=0.996）和准一级动力学模型（R2=0.993）较好地拟合了凹凸棒黏土对Cr（Ⅵ）的吸附热力学与动力学过程,动力学模拟的Cr（Ⅳ）平衡吸附量及实测值分别为1.38和1.37 mg/g.溶液pH对Cr（Ⅵ）的吸附具有影响,其最佳pH为3,此时吸附率最高,为85.80%.研究显示,向底泥中添加凹凸棒黏土能促使Cr形态由不稳定态（酸溶态和铁铝还原态之和）向稳定态（可氧化态和残渣态之和）转化,从而达到修复底泥中Cr（Ⅵ）污染的目的.      

铁氧化物改性黏土对Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

利用铁氧化物对黏土进行了包覆改性,采用静态吸附法对该改性黏土吸附Cr(Ⅵ)的特性进行了研究,并考虑了反应时间、pH、浓度、温度对吸附的影响。实验结果表明,整个吸附过程基本在3h内完成;改性黏土对Cr(Ⅵ)的吸附量随溶液初始pH的增大而明显减小;随着溶液初始浓度和温度的增大而增大。同时,在初始pH为3.0的条件下,研究了改性黏土吸附Cr(Ⅵ)的动力学和热力学特性,结果表明,改性黏土对Cr(Ⅵ)吸附能较好地符合准二级动力学方程和Langmuir等温式。由Langmuir等温式得出,在293K、初始pH为3.0条件下的单层饱和吸附量为12.91 mg•g-1。确定了改性黏土吸附Cr(Ⅵ)的热力学参数,表明该吸附过程是一个吸热的自发过程。与原土的对比实验表明,改性黏土对Cr(Ⅵ)的吸附能力大大增强。     

黏土矿物复合材料固化电解锰渣中Mn的研究

该文对黏土矿物基础材料进行改性,并优选黏土矿物改性材料与腐殖酸钠、酚醛树脂进行复合,制备出黏土矿物复合材料,探究不同黏土矿物材料对电解锰渣中Mn的固化效果以及它们在水相中的Mn²⁺吸附特性。在黏土矿物材料添加量为10%时,高岭土、蒙脱石和伊利石对锰渣中Mn的固化效率最高仅为24.5%;对黏土矿物基础材料进行亚硫酸钠或硝酸改性后,固化效率可提高到38.1%;将黏土矿物改性材料与腐殖酸钠、酚醛树脂复合制备的材料施加到电解锰渣后,Mn固化效率最高可达67.1%,相比黏土矿物改性材料的固化效率有明显的提升。吸附实验表明,相比Freundlich吸附模型,黏土矿物复合材料对Mn²⁺的吸附特征与Langmuir吸附模型的特征更加匹配,且Mn²⁺饱和吸附量达到14.458 mg/g,明显优于腐殖酸类材料。     

黏土地层联络通道冻结壁厚度优化设计及应用研究*

为解决传统冻结壁设计方法不能真实、合理地反映黏土地层中联络通道冻结壁实际受力情况,进而导致冻结壁厚度设计过于保守的问题,结合黏土地层直墙拱形冻结壁实际受力特点,基于对冻结壁支护压力的合理计算,提出1种适用于黏土地层冻结壁厚度设计的优化方法。结果表明:与传统设计方法相比,该方法所确定冻结壁支护压力与实际施工环境中冻结壁受力状态吻合效果更好,并且能够提供合理的安全储备;经数值计算和现场应用验证,计算所得冻结壁设计方案可以满足施工环境中的承载力及变形稳定性要求;且相较传统设计方案,所得方案兼具安全性与经济性,可有效规避因设计过于保守和冻结周期过长引起的冻胀、融沉变形过大等工程灾害的风险;该方法高效、易行,可为传统冻结壁设计方法提供必要补充,亦可为类似工程的施工设计提供有益参考。     

负载纳米TiO_2凹凸棒黏土的制备表征及对Mn~(2+)的吸附性能

以溶胶-凝胶法制备了负载纳米TiO2凹凸棒黏土吸附剂,采用SEM、XRD等分析方法对负载纳米TiO2凹凸棒黏土前后的结构进行了表征,并对Mn2+进行了吸附性能的研究。结果表明:经过高温焙烧后的负载纳米TiO2凹凸棒黏土吸附剂较负载前的凹凸棒黏土,因其结构中的结晶水和沸石水脱失,内部孔道面积和表面积增加,活性吸附位点的数量增大,吸附能力有了明显提高。在室温条件下(20~25℃),pH为5~6,吸附平衡时间为120 min时,负载纳米TiO2凹凸棒黏土吸附剂对Mn2+有较好的吸附效果。     

“水泥—黏土—粉煤灰—生石灰”固化浆液性能试验

松散岩体固化已成为一种提高岩体强度，改善巷道支护条件的重要手段，已应用的固化注浆材料各有特点，如单一水泥浆液的优点是结石体强度高、透水性低，材料来源广、价廉，但其可注性及稳定性较差，凝结时间长，而且凝结时间难以控制等，限制了它的适用范围，而在水泥浆中加入添加剂，则可以改善水泥浆的性能，水泥一粉煤灰浆液可以提高水泥浆的可注性，提高浆液固结的早期强度，增强浆液的稳定性，减少水泥消耗，降低成本。     

天然黏土材料附着纳米TiO2对 电解锰渣中锰的吸附固定

采用机械球磨法对膨润土、硅藻土、高岭土3种天然黏土材料进行预处理,通过超声法将纳米TiO_2附着于其上制得复合材料,考察了不同复合材料加入量及养护时间条件下复合材料对电解锰渣中Mn的吸附固定效果。3种天然黏土材料中,硅藻土的平均粒径最小,比表面积和总孔隙度最大,对水中Mn的吸附量也最大。黏土材料附着纳米TiO_2后对电解锰渣中Mn的吸附固定效果较单纯黏土材料有明显改善。在养护时间为12 d、硅藻土附着纳米Ti O_2复合材料加入量为10%(w)的最佳条件下,Mn的TCLP浸出量较原电解锰渣下降了83.04%。     

改性黏土矿物修复重金属污染底泥的稳定化试验研究

为控制河流污染底泥中重金属的迁移和生物有效性,将膨润土、硅藻土和海泡石分别进行改性得到有机膨润土、Mn-硅藻土和酸改性海泡石,按照10%的比例添加至污染河流底泥中,进行稳定化实验。结果表明:在2种浸提剂作用下,有机膨润土和酸改性海泡石对Cu、Pb、Cr的释放皆具有抑制效果,Mn-硅藻土对Pb和Cr的释放皆具有一定控制作用。重金属形态分布结果显示,3种稳定化剂对Pb具有良好的修复效果,分别使其稳定态增加92.85%、75.62%、71.02%,提升了Pb的稳定性;有机膨润土和酸改性海泡石使弱酸提取态Cu降低了39.05%和10.35%,Mn-硅藻土和酸改性海泡石则对含Cr底泥具有一定修复作用,使其不稳定态降低了22.25%和35.71%,二者的生物有效性均得到控制。