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尾矿重金属淋溶污染及其抑制技术研究

李媛媛  
【摘要】: 广东大宝山尾矿造成的重金属污染严重影响了矿区周围的生态环境,目前对矿区的重金属污染还未采取有效地控制方法。本文以大宝山尾矿为研究对象,对其进行分析,并在模拟酸雨条件下进行淋溶实验,研究了尾矿释放重金属的规律及动力学。此外,本文以三乙烯四胺、蒙脱石及二者制备成的复合体作为抑制剂,研究其对尾矿重金属释放的抑制作用。通过对抑制剂及抑制剂-重金属复合体的表征研究抑制剂的作用机理。论文的主要结论如下: 1.大宝山尾矿主要元素是Fe、Si、Al,S含量很少;主要矿物是石英、铅矾、铁矾和三水铝石;尾矿重金属含量很高;重金属主要以残渣态及硫化物态存在;尾矿的pH值很低。 2.模拟酸雨淋溶尾矿的淋滤液pH值维持在2.35~2.58范围,电导率很高且逐渐减小;Cu、Zn、Cd及Mn的释放过程均可分为快速释放及慢速释放两个阶段,Pb在释放过程中释放速率变化不大。重金属累计释放量大小为MnCuZn Cd Pb。随着酸雨pH值的降低,淋滤液pH值降低,电导率升高,重金属释放量增大。5种重金属的释放量受酸雨pH值影响的程度为PbMn Zn Cd Cu,重金属的淋溶强度为MnCu Cd Zn Pb。Cu、Zn、Cd及Mn的释放可用准二级动力学方程及Elovich方程很好的拟合,准二级动力学方程更优;Pb的释放可用双常数方程和零级动力学方程很好的拟合。 3.三乙烯四胺/蒙脱石复合体的表征显示,三乙烯四胺插层到了蒙脱石的层间。抑制剂对5种重金属释放的抑制效果相比较,三乙烯四胺/蒙脱石复合体的效果均最好。在pH 3.0或40℃条件下,复合体也可保持较高的抑制率。随抑制剂用量的增加,重金属的抑制率升高。三乙烯四胺/蒙脱石复合体及蒙脱石对重金属的吸附很迅速,除了Mn在复合体上的吸附。复合体上重金属的解吸率普遍低于蒙脱石上的解吸率,除了Cu。 4.三乙烯四胺/蒙脱石复合体对5种重金属的吸附均可用Langmuir方程很好的拟合,蒙脱石对Cu和Pb的吸附,用Langmuir方程拟合较好,而对Zn、Cd及Mn的吸附,用Freundlich方程拟合较好。三乙烯四胺/蒙脱石复合体及蒙脱石对5种重金属的吸附均可用准一级动力学方程及准二级动力学方程很好的拟合,而准二级动力学方程拟合效果最好。抑制剂-重金属复合体的表征显示抑制剂与重金属发生了吸附作用,而复合体与重金属除了吸附作用,还发生了配位作用。三乙烯四胺/蒙脱石复合体作为抑制剂,汲取了三乙烯四胺及蒙脱石的优点,达到了最好的抑制效果。


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