可渗透反应墙对重金属离子Pb~(2+)、Cd~(2+)吸附效果的试验研究

以受尾矿库渗滤液重金属离子Pb2+、Cd2+污染的地下水为研究对象,用天然矿物材料红辉沸石与膨润土作为反应渗透墙(PRB)的活性介质填充材料,试验结果表明,膨润土∶红辉沸石=1∶7,PRB渗透系数处于10-4cm/s数量级且随时间下降最为缓慢;PRB对单一组分Pb2+和单一组分Cd2+去除率分别达99.95%和99.995%;但在双组分PRB体系中,重金属离子Pb2+的存在显著地抑制了PRB对Cd2+的吸附作用,优先选择性吸附顺序是Pb2+Cd2+。     

添加沸石对黏性土-膨润土竖向隔离墙材料压缩和渗透特性的影响

土-膨润土系竖向隔离墙广泛应用于工业污染场地和地下水修复工程。通过坍落度和一维压缩固结试验研究添加沸石对黏性土-膨润土竖向隔离墙材料的工作性,以及压缩和渗透特性。黏性土选用高岭土,沸石-高岭土-膨润土试样中沸石掺量为2%～40%。试验结果与以往沸石-砂-膨润土竖向隔离墙材料以及击实沸石-膨润土混合土研究结果进行对比,明确沸石掺量和粒径对压缩和渗透特性的作用规律。试验结果显示,满足隔离墙材料施工要求的含水率范围随沸石掺量增加而增大,并处于液限的0.96～1.18倍。添加细颗粒沸石对试样的压缩指数和渗透系数影响较小,渗透系数小于10-9 m/s。相反,添加粗颗粒沸石将导致微孔隙尺寸增大,并形成水能够通过的沸石网架结构,将显著增大渗透系数。试样渗透系数能够通过考虑孔隙比和液限的经验公式进行良好的预测。     

集成回填材料的渗透特性研究

本文在前人基础上改进渗透装置,通过自制多功能膨胀渗透仪在氮气加压为1.0 MPa条件下,测得沸石-膨润土-硫铁矿、凹凸棒石-膨润土-硫铁矿两组混合物在不同膨润土含量、压制载荷、压实密度、出水时间等条件下的渗透系数。实验结果表明:集成回填材料的渗透系数随时间的变化不大,基本满足达西定律。同一干密度和含水率条件下,不同混合物随着膨润土含量的增加,其渗透系数降低。膨润土含量占沸石混合物或者凹凸棒石混合物比例不小于60%时,二者混合物的渗透系数均满足高放废物处置中回填材料渗透系数小于7×10-10m/s的要求。但同等条件下,由于沸石为非粘性矿石,其具有孔隙大、渗透性好等特点,因此天然地下水在沸石混合物中比在凹凸棒石混合物中渗透得快。同一干密度和含水率条件下,不同混合物压实制样的载荷越大,其渗透系数越小,反之越大。压制载荷在50~100 MPa间时,混合物的渗透系数变化不大。通过进行混合物不同配比、不同影响因素对渗透特性影响的研究,为我国新型缓冲回填材料在未来地下工程中施工提供一定的理论依据。     

广西资源红辉沸石性能开发与应用试验的研究

阐述了广西资源红辉沸石矿的地质特征及该产地红辉沸石的物理性质、化学成分及其差热-热重分析特征。根据该产地红辉沸石的性能,试图开发其在高强建筑材料中的应用。在粘土中加入不同比例该产地红辉沸石后,经高温烧结所形成的固体材料的各种物理性质,如密度、表观密度、孔隙度、吸水率等有所降低,而力学性质如抗压强度、抗折强度等则增大。经过反复试验对比,获得了红辉沸石的添加量对烧成材料性质的影响规律。     

广西资源红辉沸石水热制备纳米微孔材料--沸石分子筛

利用广西红辉沸石资源水热制备纳米微孔材料——沸石分子筛，其工艺流程为“红辉沸石”(预处理) 氢氧化钠 铝酸钠 水→水热反应→晶化合成→过滤、洗涤、烘干→沸石分子筛产品。基于大量实验研究，确定了水热制备A型、P型和X型沸石的最佳工艺技术参数，制备出了质量较高的沸石分子筛产品，并综合分析了红辉沸石粒度、石英杂晶、晶化时间以及反应混合物组成对沸石分子筛水热制备的影响，指明了今后研究工作的努力方向。     

改性红辉沸石去除水溶液中氨氮的初步研究

文章研究了采用酸、碱、盐改性红辉沸石和加热活化红辉沸石对改性红辉沸石去除水溶液中氨氮的影响效果。实验结果表明：（1）用红辉沸石去除溶液中氨氮的实验条件选择如下：1搅拌时间为30min;2沸石粒度为40～60目;3沸石用量为2g;4氯化氨溶液浓度为40mg/L;5氯化氨溶液用量为80ml。（2）采用高温活化对提高红辉沸石去除氨氮效率的作用不明显。（3）酸和碱改性对提高红辉沸石去除氨氮的效率有一定的作用,其中盐酸改性的红辉沸石去除氨氮效率为16.2%,硫酸改性的红辉沸石去除氨氮效率为13.1%,碱改性的红辉沸石去除氨氮效率为25.6%。（4）盐改性对红辉沸石去除水溶液中氨氮的影响效果巨大：经盐改性后,去除率由9.6%升高至72.6%。     

广西车田红辉沸石的特征及应用研究

在了解红辉沸石矿床地质特征的基础上 ,研究红辉沸石的矿物学特征 ,探索其作为吸附剂在农业上的应用和作为高分子材料增强添加剂的应用。红辉沸石作为化肥添加剂 ,在肥料贮存过程中能吸附有益组份 ,使其在使用后缓慢释放 ,延长了肥料的肥效 ,同时改善了肥料的粒度 ,提高成球率。作为聚丙烯的添加剂能有效地增强其性能、降低成本。     

改性红辉沸石的制备及去除水中CODcr的性能研究

天然红辉沸石经过氯化铝及氯化镁共同改性后,制备出改性红辉沸石。研究了改性红辉沸石和天然红辉沸石对生活污水中CODcr的吸附效果,表明改性红辉沸石的吸附效果明显优于红辉沸石,并通过X射线粉末衍射、热重分析、红外光谱对改性红辉沸石表面结构进行了表征。     

红辉沸石的热稳定性研究

红辉沸石是辉沸石族中的一个矿物种 ,属斜方晶系。其化学组成主要为 Si O2 和 Al2 O3,其次为 Ca O。 X射线衍射分析和红外光谱分析研究不同温度下热处理的红辉沸石相变和晶体结构变化特征。研究表明 ,红辉沸石的热稳定性较差 ,其热稳定温度低于 30 0℃ ,结构完全破坏温度为 5 0 0℃。     

广西资源红辉沸石合成4A沸石的工艺研究

初步研究表明，经适当预处理，广西资源红辉沸石可作为合成4A沸石的优质源。通过反复实验，探索出了经济有效的原料预处理与4A沸石合成工艺流程及相关技术参数，既为该地红辉沸石的高层次开发利用开创了新途径，又为4A沸石合成提供了一种来源丰富的新原料。     

Feasibility of using fly ash,lime, and bentonite to neutralize acidity of pore fluids

Acidic groundwater resulting from the poorly planned use of acid sulfate soils has become a major environmental issue in coastal Australia over the last several years. Use of permeable reactive barriers (PRBs) designed to generate alkalinity by promoting sulfate reduction has recently become popular as an alternative solution to this problem. However, recent studies have also revealed that the long-term performance of such PRBs can be significantly undermined by chemical precipitation and clogging of pore space, which would decrease the buffer capacity and hydraulic conductivity of the reactive material. This study seeks to explore the feasibility of using bentonite in addition to lime and fly ash to form mixtures with a high buffer capacity and permeability that would enable groundwater flow through PRBs over a substantial period of time. A series of laboratory experiments, including buffer capacity and leaching tests, were performed on different mixtures of fly ash with lime and bentonite using acidic fluids of low pH. It was found that the ability of such mixtures to neutralize acidic fluids was mostly controlled by the content of lime. Laboratory data also showed that an addition of bentonite to lime—fly ash mixtures could decrease the buffer capacity of soil. Compaction tests indicated that the presence of bentonite would increase the dry density of mixtures at the optimum moisture content. A series of hydraulic conductivity tests were carried out to study changes in the coefficient of permeability of lime—fly ash mixtures with different contents of bentonite permeated with acidic liquids. The obtained results revealed that the coefficient of permeability of the specimens tended to increase over a period of time, likely due to the changes in the diffuse double layer of bentonite particles.     

含裂缝压实膨润土的渗透性能研究

为评价膨润土裂缝的自愈合效果,通过渗透-饱和试验,研究了不同裂缝形态、数量的压实膨润土试样渗透系数的变化规律,采用统计学方法分析了各组试样渗透系数的差异性.研究显示：在饱和过程中,干密度为1.2 g/cm3的含裂缝压实膨润土的渗透系数随时间呈逐渐递减趋势,且含裂缝试样渗透系数与完整试样渗透系数之间无显著性差异.表明裂缝形态和数量对压实膨润土的渗透性无显著影响,压实膨润土具有良好的自愈性能.     

Optimization of a PRB structure with modified chitosan restoring Cr(VI)-contaminated groundwater

Hexavalent chromium is a soluble, mobile, and highly toxic metal ion in groundwater. Adsorption by permeable reactive barriers (PRBs) with special sorbent is a common method to remove hexavalent chromium. A series of experiments have been performed to remove hexavalent chromium in groundwater under PRB with modified chitosan. Therefore, in this paper, the authors first estimated adsorption characteristics of the modified chitosan in a column test, and then calibrated the PRB adsorption parameters in a sandbox test, and finally designed an optimal width, length, and depth of the PRB with the same reactive media in a three-dimensional aquifer. The results showed that the modified chitosan might be a potential adsorption medium. The design schemes can meet the water quality standard of 0.1 mg/L Cr(VI). Heterogeneity of dispersion is a crucial factor when designing the PRB. Therefore, the design of the PRB structures can be appropriate and serve as reference for groundwater remediation.     

Long-term performance evaluation of zero-valent iron amended permeable reactive barriers for groundwater remediation – A mechanistic approach

Permeable reactive barriers (PRBs) are used for groundwater remediation at contaminated sites worldwide. This technology has been efficient at appropriate sites for treating organic and inorganic contaminants using zero-valent iron (ZVI) as a reductant and as a reactive material. Continued development of the technology over the years suggests that a robust understanding of PRB performance and the mechanisms involved is still lacking. Conflicting information in the scientific literature downplays the critical role of ZVI corrosion in the remediation of various organic and inorganic pollutants. Additionally, there is a lack of information on how different mechanisms act in tandem to affect ZVI-groundwater systems through time. In this review paper, we describe the underlying mechanisms of PRB performance and remove isolated misconceptions. We discuss the primary mechanisms of ZVI transformation and aging in PRBs and the role of iron corrosion products. We review numerous sites to reinforce our understanding of the interactions between groundwater contaminants and ZVI and the authigenic minerals that form within PRBs. Our findings show that ZVI corrosion products and mineral precipitates play critical roles in the long-term performance of PRBs by influencing the reactivity of ZVI. Pore occlusion by mineral precipitates occurs at the influent side of PRBs and is enhanced by dissolved oxygen and groundwater rich in dissolved solids and high alkalinity, which negatively impacts hydraulic conductivity, allowing contaminants to potentially bypass the treatment zone. Further development of site characterization tools and models is needed to support effective PRB designs for groundwater remediation.     

极细颗粒黏土渗流的微电场效应分析

采用渗流固结法试验结合颗粒表面电位分析,研究极细颗粒黏土的渗流的微电场效应,在相同试验条件下完成了5种含不同百分比的人工高岭土与人工膨润土的试样的渗流特性测试。测试结果表明,微孔渗流的微电场效应对极细颗粒黏土的渗流特性有相当显著的影响,随着孔隙液离子浓度的升降或土颗粒表面电位的增减,试样的渗透系数会随之发生改变;在相同的孔隙液离子浓度下,随着膨润土相对含量的增加,试样的渗透系数随之降低。对科威特软土的渗流固结试验证实了人工土的微电场效应的产生机制与变化规律同样适用于天然软土。试验结果分析认为,在黏土-水-电解质系统的相互作用下,黏土矿物通过土颗粒表面的结合水影响试样的渗流特性,而土颗粒表面电荷的微电场作用是极细颗粒黏土渗流特性改变的内在原因之一。     

不同粒径级砂土渗透特性试验研究

渗透性是砂土的重要工程性质之一,影响砂土渗透性的因素有很多,比如土体密实程度、土颗粒自身特性、流体性质等,其中孔隙率与颗粒粒径是两个重要影响因素。而以往基于混合粒径的天然砂土的研究很难分别对这两个因素进行独立的研究。基于此,首先开展了单一粒径级砂土的常水头渗透试验,分别研究了同一粒径级砂土渗透系数随孔隙率的变化和同一孔隙率下不同粒径级砂土渗透系数随均值粒径的变化规律。试验结果显示,渗透系数随着孔隙率的增加而线性增加、随均值粒径二次方的增加而线性增加,其中均值粒径的影响较大,其变化能导致渗透系数量级上的差异。在此基础上,开展了多粒径混合砂土的渗透试验,讨论了曲率系数、不均匀系数等级配参数对渗透性的影响,从而将单一粒径级的研究成果推广到天然砂土,最终拟合出渗透系数与相关影响因素的经验公式,以便工程实践参考使用。     

土石混合体渗透性现场试坑试验研究

针对唐钢司家营铁矿Ⅲ采场露天转井下开采回填废石设计研究工程要求,在该矿区Ⅲ采场附近进行了大尺度现场渗透试验。开挖3个大尺寸试坑,在各试坑中分层回填不同粒径范围及厚度的废石（土）进行试坑注水试验;测定回填土石混合体的近似渗透系数,测试土石混合体的粒径组成,并计算出各坑土石混合体的平均粒径和非均匀度。试验研究发现,回填土石混合体的渗透系数分别随平均粒径与非均匀度的增大而增大。降低回填废石（土）的平均粒径和非均匀度可以有效降低回填废石层的渗透性。     

采用钻孔注水试验确定里耶防洪堤地基渗透系数

为了进一步确定里耶古镇防洪堤砂卵石地基的渗透特性，采用原位钻孔注水试验的方法对5个断面共15个孔段进行了测定。试验结果表明，该防洪堤地基的渗透系数普遍较大，同一断面不同位置渗透系数存在一定差异，其中：1+070断面前坡马道渗透系数是后坡马道的4倍；2+470断面前坡马道的渗透系数是轴线处的10倍。