【摘 要】
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钒在生活中的广泛应用导致环境中的钒浓度越来越高,过量的钒会对动植物产生一定毒性效应。采矿、工业排放等人为活动导致土壤、水环境中钒浓度升高,研究钒在多孔介质中的迁移行为,以及开发钒的吸附材料,有助于理解钒与多孔介质的相互作用,从而为理解和控制钒在土壤中的扩散提供方向。攀枝花尾矿库目前已堆存了大量的尾矿废渣,尾矿废渣中的钒含量偏高,降雨、干旱或灌溉等自然或人为活动影响会导致尾矿的水化学条件发生改变,而
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钒在生活中的广泛应用导致环境中的钒浓度越来越高,过量的钒会对动植物产生一定毒性效应。采矿、工业排放等人为活动导致土壤、水环境中钒浓度升高,研究钒在多孔介质中的迁移行为,以及开发钒的吸附材料,有助于理解钒与多孔介质的相互作用,从而为理解和控制钒在土壤中的扩散提供方向。攀枝花尾矿库目前已堆存了大量的尾矿废渣,尾矿废渣中的钒含量偏高,降雨、干旱或灌溉等自然或人为活动影响会导致尾矿的水化学条件发生改变,而这些水化学条件的扰动可能会导致尾矿废渣具有潜在的生态环境风险。本文首先考察了钒钛磁铁矿尾矿中钒的浸出规律,接着引申出尾矿胶体的研究,考察了尾矿胶体对钒的吸附以及对钒在多孔介质中迁移的影响,最后基于这些基础研究,制备了一种经济有效、环境友好的吸附材料—载锆硫酸钙晶须用于去除水溶液中的钒,对钒污染的实际修复提出了一种可能性。具体研究内容和结果如下:（1）通过ICP-MS测定经HNO3-HF混酸消解后的尾矿样品钒总含量为379.77 mg/kg,通过BCR三步连续提取法得到尾矿中钒的赋存形态以残渣态为主。在HJ557-2010《固体废物浸出毒性浸出方法-水平震荡法》浸出体系下发现:p H值、液固比、离子强度（IS）和时间等条件对尾矿中钒的浸出释放有一定影响,p H值的影响最大,在强酸溶液中钒的释放风险相对较大。但总体而言,钒的浸出浓度较低,最高只占总含量的0.071%。（2）尾矿中钒的浸出浓度较低,表明钒主要以颗粒态形式存在,所以我们将研究对象转向粒径极小的尾矿胶体。通过超声分散制备的尾矿胶体,粒径在220 nm左右,微观形貌呈片状,其物相组成以硅铁矿为主。尾矿胶体粒径微小,对钒具有一定的吸附特性:p H值和IS等条件对吸附过程有一定影响,吸附过程符合伪二级动力学方程、Elovich方程和Freundlich模型,是发生在尾矿胶体异质表面的多层吸附。（3）尾矿胶体与钒在非饱和多孔介质中的单迁移和共迁移行为研究结果表明,p H（6.0-9.0）升高、IS（0-1 m M）减小有利于尾矿胶体和钒在多孔介质中的迁移。p H值和IS对尾矿胶体和钒在多孔介质中的共迁移影响与单迁移影响一致。尾矿胶体加快了钒从多孔介质中迁出的速度,但是降低了钒从多孔介质中迁出的浓度;钒增加了尾矿胶体从多孔介质中迁出的浓度,对尾矿胶体迁出的速度没有影响。（4）制备了一种吸附材料—载锆硫酸钙晶须（Zr-CSW）用于去除水体中的钒,为实际钒污染的修复提出了一种可能性。在超声辅助下,通过正交试验确定了制备载锆硫酸钙晶须的最优条件:氧氯化锆与硫酸钙晶须质量比为1:1,p H值为6.0,超声时间为5 min,陈化时间为12 h。该制备方法经济有效、操作简单、环境友好。在Zr-CSW对钒的吸附研究中发现:Zr-CSW去除钒的工作p H值范围较宽,在低p H值（2.0）条件下钒去除效果差,在中性偏碱性条件下钒去除效果最好;IS和尾矿胶体对Zr-CSW去除钒的影响较小;Zr-CSW对钒的吸附遵循伪二级动力学方程,吸附过程只受粒子内扩散影响;Langmuir和Freunlich都能够对Zr-CSW去除钒的过程进行较好的描述,该吸附过程为吸热反应,通过Langmuir模型计算Zr-CSW对钒的最大吸附容量分别为19.61 mg/g（25°C）、23.26mg/g（35°C）、25.64 mg/g（45°C）。载锆硫酸钙晶须对钒的去除主要是通过钒与吸附剂表面的-OH和SO42-发生离子交换,然后与Zr和Ca键合实现的。
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