多硫化钙修复地下水铬污染研究

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随着经济和社会的快速发展,我国地下水铬污染越来越严重。铬是重要的化工原料,对生态环境和人体健康危害极大。含铬废水的不合理排放和铬矿矿渣的随意堆放使六价铬(Cr(Ⅵ))暴漏在地下环境中,Cr(Ⅵ)剧毒,可使人体细胞癌变,在地下环境中易迁移,故地下水铬污染治理和修复工作意义重大。多硫化钙原位修复技术能较大程度的修复Cr(Ⅵ)污染地下水,具有操作简便、安全性高、投资少、对地下水环境扰动较小等优点,近年来取得人们的高度关注。本文主要研究了多硫化钙修复铬污染的影响因素,对多硫化钙修复铬污染机理进行探究;进一步探究多硫化钙修复Cr(Ⅵ)污染动态模拟实验,为实际地下水Cr(Ⅵ)修复提供理论依据。结果表明:(1)多硫化钙投加量为Cr(Ⅵ)浓度的3倍(摩尔比)时,多硫化钙对铬污染水体的处理效果较好,出水Cr(Ⅵ)浓度低于GB/T1448-93地下水质量标准III类标准,继续增加多硫化钙的投加量,铬去除率保持不变;含铬水体水环境呈中性、弱酸性或温度较高时,有利于Cr(Ⅵ)从地下水中去除,可缩短Cr(Ⅵ)修复所需时间;当铬污染地下水中含有Mn2+、Fe3+时,Mn2+与Fe3+对多硫化钙与Cr(Ⅵ)反应起促进作用;当铬污染水体中含有高浓度SO42-、NO3-时,不抑制多硫化钙与Cr(Ⅵ)的反应;水中的腐殖酸(HA)与低浓度的Cr(Ⅵ)形成螯合物,阻碍多硫化钙与Cr(Ⅵ)反应,使去除效果降低。另外,多硫化钙还可处理高碱度高矿化度铬污染水体。(2)对多硫化钙及多硫化钙还原铬产物进行表征,结果表明:实验所用多硫化钙的主要成分为CaS5,并含有CaSO4、CaO、S等杂质。通过XRD与XPS图谱分析,表明多硫化钙与Cr(Ⅵ)反应后生成Cr(OH)3和单质S、CaSO4。(3)通过实验动态实验模拟多硫化钙洗浴含水层铬污染的修复效果,实验结果表明,当多硫化钙的最佳投加量是六价铬摩尔浓度的3倍,影响距离为60.00cm,出水Cr(Ⅵ)浓度低于GB/T1448-93地下水质量标准III类标准(0.05mg·L-1),持续修复时间较长,对地下水pH、Eh扰动较小;水环境Ca2+浓度、SO42-浓度远远低于GB/T1448-93地下水质量标准III类标准(450mg·L-1,以CaCO3计;250mg·L-1);多硫化钙的注入量使含水层的渗透系数降低,增大多硫化钙的注入量容易造成含水层堵塞现象。
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