原位反应渗透法TiCp/Mg复合材料的制备和性能

利用Ti和C元素粉末间的原位放热反应合成TiCp,结合Mg熔体的自发渗透技术制备了TiCp/Mg以及TiCp/AZ91D两种镁基复合材料。观测了复合材料的相组成和原位反应生成物TiCp的形貌,研究了这两种镁基复合材料的常温压缩性能.结果表明,原位反应自发渗透技术制备的Mg基复合材料组织致密,增强相呈细小的颗粒状和互穿网片状,分布均匀.这是材料的压缩强度得到提高的原因.在常温以及应变速率为0.01 s^(-1)的条件下,TiCp/Mg和TiCp/AZ91D镁基复合材料的压缩强度分别达到598和650 MPa.

原位反应渗透法制备石墨/AlN涂层材料

采用喷射法在石墨基体表面形成BN薄层,利用AI与BN原位渗透反应并渗入石墨基体,在基体获得AIN涂层来增强石墨的抗腐蚀能力。采用DTA、XRD分析方法,对原位反应过程进行分析,并探索了热处理工艺条件对反应物相结构的影响,确定了的最佳热处理工艺条件。采用SEM分析方法,对喷射工艺参数以及AIN涂层/石墨微观结构进行分析;采用EPMA对合成AIN涂层/石墨进行元素分布分析。结果表明:采用原位合成工艺可获得致密结构的AIN涂层,同时在石墨基体与涂层之间形成致密的结合界面。

可渗透反应墙除砷的研究进展与展望

砷类化合物造成的环境污染严重影响生态和人类健康,有效地去除和防治砷污染是当前工业发展中亟待解决的问题之一.基于原位修复的可渗透反应墙(PRB)技术具有低成本、高效能、可持续性和工艺简单等优点,利用PRB技术防治砷污染是一种绿色、经济又高效的选择.PRB中的填充材料是除砷的反应主体,因此总结了PRB除砷填充材料及其除砷性能与机理,包括黏土矿物、碳基材料、钙基材料、铁基材料和固体废弃物等.其中,铁基材料对砷物种的固定能力较其它材料更为突出,零价铁、铁矿物、废铁材料等铁基材料广泛应用于砷污染修复,廉价易得又高效的铁基材料是未来PRB除砷材料的重要研究方向.在此基础上,简要介绍了除砷PRB填充材料的实验研究与模拟,并通过PRB除砷工程或中试实验阐述了PRB的运行监测与砷污染治理效果,展望了PRB除砷材料和工程应用的发展前景与挑战,以促进我国地表径流砷污染治理PRB材料和技术的开发与进步.

竹炭-沸石混合料可渗透反应墙修复镉污染地下水的试验

本文结合物理力学测试、静态批和动态柱试验、微观表征分析、地下水数值模拟等手段分析了竹炭-沸石混合料填充可渗透性反应墙(PRB)对镉的吸附机理和时效性.竹炭(粒径大于0.18mm)和沸石(粒径大于0.5mm)按照质量分数1:10∼3:10混合时,不仅能有效去除地下水中镉,而且具备良好的渗透性和抗剪强度.竹炭-沸石混合料对镉的吸附能力随竹炭配比增加而增大,随粒径减小而增加;PRB柱穿透和耗竭时间随地下水流量和镉浓度增加而缩短.竹炭-沸石混合料去除镉的过程主要是发生络合反应、螯合作用、离子交换反应.地下水镉污染场地的PRB墙体厚度越大,地下水流速越慢,PRB的有效运行时间越长.

煤炭地下气化渗透反应墙构建材料的吸附和渗流特性研究

煤炭地下气化(UCG)带来的地下水污染风险是限制其推广发展的主要问题之一。渗透反应墙(PRB)修复技术是地下水原位修复的主要研究热点,而PRB材料特性是影响其正常运行的关键。本文首先探究了砂、有机膨润土、活性炭对UCG特征有机污染物苯酚的吸附特性,在此基础上,采用自建的渗流实验系统研究了砂、有机膨润土、活性炭及其混合物的吸附和渗透特性对净化污染水的综合影响效果。结果表明:(1)有机膨润土对溶液中苯酚的吸附速率较快,可在10 min之内达到吸附平衡,但吸附容量较小(1.98 mg/g);活性炭对溶液中苯酚的吸附速率较慢,但吸附容量较大(2.22 mg/g)。(2)有机膨润土对苯酚的等温吸附可用Freundlich模型描述,模型参数k_(F)=0.040,n=1.207;活性炭对苯酚的等温吸附可用Langmuir模型描述,模型参数S_(max)=2.44 mg/g,k_(L)=0.125 L/mg。(3)砂和活性炭的渗透系数分别为1.006×10^(-3) m/s和4.761×10^(-2) m/s,砂与活性炭或有机膨润土混合可有效调节混合材料的渗透性,当砂与有机膨润土质量比由1∶1增大到3∶1时,其混合材料的渗透系数由2.624×10^(-6)增大至3.468×10^(-5) m/s;而砂与活性炭质量比由1∶1增大到3∶1时,其混合材料的渗透系数由1.379×10^(-3)减小至1.301×10^(-4) m/s。

电动联合渗透反应屏障修复污染土壤的研究进展

电动治理技术具有治理时间短、成本低、效率高、处理对象广和不破坏土壤结构等优点,是一种前景广阔的土壤原位治理技术,可通过与其他技术相结合的方式来提高土壤中污染物的去除效率。渗透反应屏障(Permeable Reactive Barrier, PRB)技术可通过吸附、沉淀、氧化还原反应和生物降解等方式针对性地去除土壤和地下水中的污染物。电动联合渗透反应屏障(Electrokinetics Coupled with Permeable Reactive Barrier, EK-PRB)治理技术结合了电动治理技术和渗透反应屏障两种方法的优势,可更高效地治理污染土壤。通过阐述EK-PRB技术的治理原理,探讨治理过程中的各种影响因素,阐明了EK-PRB技术在(类)重金属、无机盐、放射性元素等无机污染土壤和菲、醚、柴油等有机污染土壤中的应用和实践,进而总结了EK-PRB技术的发展现状,并展望了EK-PRB技术治理污染土壤的发展趋势。

固废填埋场渗滤液处理中可渗透反应墙技术的应用研究

为切实提升固废填埋场渗滤液处理质量,降低设备排放,改善生态环境质量,保证地下水资源安全。对可渗透反应墙技术在固废填埋场渗滤液处理中的应用进行分析与研究,然后以案例分析的形式,对本文论点进一步验证,以供参考与借鉴。

可渗透反应墙技术系统设计研究

本文首先介绍了PRB可渗透反应墙技术的原理和结构类型。接着对影响PRB系统设计的因素进行了分析,并详细阐述了PRB系统设计的流程和设计优化模拟过程。最后对PRB系统设计过程中存在的问题进行了分析,并展望了未来的发展方向。

绿色低碳目标下的地下水可渗透反应墙修复技术的应用和挑战

针对地下水污染的修复,目前国内应用最多的技术为抽出-处理、原位化学氧化法,但已无法全面适应绿色低碳修复的要求。可渗透反应墙技术具有修复效果可持续性的优点,具备节能减排、绿色低碳的潜力,符合绿色可持续修复的发展趋势。目前,可渗透反应墙技术的应用尚面临地下水污染特征和水文地质条件精准刻画、绿色长效反应材料、多技术组合联用等方面的挑战。

生物可渗透反应墙修复技术研究进展

生物可渗透反应墙(biological permeable reaction barrier,BPRB)是一种新兴的土壤地下水原位修复技术,目前已成为该领域研究热点方向之一,为进一步了解该技术研究及应用现状,对近年来相关研究进行了系统归纳,从BPRB技术类型、BPRB中微生物固定化方法、微生物强化方法,以及BPRB联合修复技术应用体系几个方面进行了详细分析,进而获得了如下主要结论:(1)混养型微生物修复体系的修复效果远高于异养型与自养型;(2)载体吸附法与材料包埋法固定化微生物效果最好;(3)提高生物刺激剂效果的同时降低成本是目前研究的重点;(4)微生物修复与其他多种修复技术协同作用效果较好,具备工程应用潜能。现阶段对于生物可渗透反应墙的研究多集中于微生物修复效率的提升,而对于微生物在实际场地中的反应活性及作用机制缺乏研究,建议下一步从构建环境适应性更强的微生物修复体系入手,从而更好地推动BPBR技术的工程化应用。

染料废水污染地下水的可渗透性反应墙(PRB)参数试验研究

染料废水常具有高浓度、高色度、成分复杂、难降解、难生化等特点,一直是废水处理的难点。被染料废水污染的地下水,由于其治理修复受到地质与水文地质条件的影响,其修复难度较大。近年来,可渗透反应墙(permeable reactive barrier, PRB)技术是目前迅速发展的一种原位修复技术。本研究以染料废水污染的地下水为研究对象,通过室内试验进行了PRB墙填料的筛选与配比试验,最终确定活性炭的添加比例为0.5‰~1‰的质量配比,铁粉的添加比例为489%的质量比,在此基础上,进行了可渗透性反应墙参数设计。

非均匀重金属污染物在渗透反应屏障中运移规律分析

渗透反应屏障(PRB)修复技术作为一种新兴的原位处理技术,已被广泛应用于地下水污染的修复。在数值模拟时,忽略重金属污染物沿深度的非均匀分布可能导致模拟结果与实际结果产生偏差。为此,本文提出一个标准函数描述重金属污染源沿深度的分布,使用二维数值模型模拟含水层和PRB中重金属污染的迁移过程。研究结果表明:假设污染物沿深度均匀分布,由于忽略了稀释作用,可能会使PRB的使用寿命被低估14%,导致PRB的设计过于保守。PRB的突破时间(tb)与污染源顶部到地面距离(z0)无关,但随着污染物分布高度(h)、最大初始质量浓度(C_(in,max))和最小初始质量浓度(C_(in,min))增加而减小,并随PRB厚度(L_(w))增加几乎呈线性增加。本文提出的PRB位置和厚度的优化设计方法可为PRB的工程应用提供参考。

煤炭地下气化污染地下水的迁移与渗透反应墙净化数值模拟研究

煤炭地下气化符合我国能源低碳绿色转型发展方向,但地下水污染已成为限制其推广应用的技术瓶颈之一。渗透反应墙修复技术是地下水原位修复的研究热点之一。结合有井式地下气化的特点,利用数值模拟手段研究了渗透反应墙体厚度以及净化材料等对地下水中有机污染物迁移扩散和净化修复效果的影响。在对流扩散方程的基础上,假设:(1)地下水中污染物的吸附净化所涉及的质量转移与液相和固相吸附污染物质量浓度的差势、固相当前吸附质量浓度与潜在最大吸附质量浓度的差势和过程时间等因素有关。(2)活性炭较强的吸附性能可能导致固相吸附质量浓度逐渐累积而不再随外界液相质量浓度变化而解吸,采用有限元法和θ-格式迭代建立数值模型,利用MATLAB编写相应数值计算程序,对污染物迁移扩散以及吸附净化过程进行数值模拟与实验验证。结果表明:污染水的修复效果随渗透反应墙墙体厚度增加而增强,但增强幅度随着厚度的增加而减弱,墙体厚度的增加对污染物净化效果的影响呈边际效应递减趋势;墙体材料吸附净化速率越大,渗透反应墙对污染物的净化效果越好,渗透反应墙的吸附净化速率对污染物的净化效果也呈边际效应递减趋势;墙体厚度与材料的吸附净化活性之间存在协同效应,构建渗透反应墙时应根据墙体材料的吸附净化速率,合理确定渗透反应墙的厚度,以获得最佳的技术经济效果。

零价铁基可渗透反应墙技术治理Cr(Ⅵ)污染地下水的研究进展

可渗透反应墙(Permeable Reactive Barrier,PRB)技术原位处理污染地下水是地下水治理领域的重要研究方向之一,以零价铁为填料的PRB在去除Cr(Ⅵ)污染地下水时具有显著优势。归纳总结了零价铁基PRB治理Cr(Ⅵ)污染地下水的反应机理,包括还原(主要作用)、吸附、共沉淀、微生物作用和铁腐蚀,并指出目前存在的反应性差和沉淀堵塞问题。硫化改性、双金属改性、负载碳材料和材料复配增强了零价铁对Cr(Ⅵ)的反应性能。耦合微生物菌(Cr(Ⅵ)还原菌、铁还原菌和硫酸盐还原菌等)治理方法由于更加绿色而受到越来越多的关注,但需注意微生物生长堵塞问题。电动治理技术强化了PRB被动捕获污染羽的能力并增强了PRB寿命。介绍了零价铁基PRB的渗透性能,并考虑水文地质条件、副反应以及二次污染等问题,以对未来研究做出展望,为零价铁基PRB技术治理Cr(Ⅵ)污染地下水的研究与应用提供参考。

炭铁可渗透反应墙修复氯代烃及淤堵性能研究

通过PRB室内柱实验,对PRB在修复氯代烃污染地下水过程中(24h内的不同时间点)的渗透性能,淤堵程度,修复效果等方面开展相关研究.研究结果发现,24h内炭铁复合材料渗透系数随着时间的增加而增加.PRB模拟柱运行4h时复合材料对三氯乙烯(TCE)的去除率最高为74.23%,在8h时该去除率最低为64.59%.复合材料对TCE去除率的变化是多影响因子多方位综合作用的结果.渗透系数较低时,水流速度较慢,并且系统内不断有(OH)-产生,各种离子沉淀反应稳定发生且反应完全,导致PRB系统淤堵程度不断提高;高渗透性能的条件下,水流速度快,系统内虽有较高浓度(OH)-,该条件沉淀反应不完全,冲刷占主导,导致淤堵程度会降低.

固废基可渗透反应墙在砷污染地下水修复中的设计及应用

针对广西某冶炼废弃场地砷污染状况,以钢渣、脱硫石膏制备固废基可渗透反应墙(PRB)填充材料。探究污染源迁移扩散特征,优化PRB结构设计参数,并评估多工况下的原位阻隔-净化效果。结果表明,PRB混合填料主要通过生成钙钒石的类质同相置换和砷酸钙的沉淀实现砷(As)离子净化。PRB厚度是设计时需考虑的核心参数,当墙体厚度为3.6m时,对污染羽的有效截留可维持在10000d以上,滞留时间为1.27d。墙体厚度对滞留时间影响较大,但对捕获区宽度影响较小。地下水呈季节性变化,导致水质与流场相应变化,但PRB对As的净化率仍达到88%~94%,具有很好的净化效果。

组合材料应用于可渗透反应墙技术的研究进展

因暴露于农业和工矿业等来源的各类污染物,地下水资源受到严重威胁。可渗透反应墙(Permeable reactive barrier,PRB)是一种地下水污染原位修复的创新技术,该技术的关键在于选取适宜的墙体反应介质,如广泛研究的零价铁(ZVI)、碳材料、沸石等。介绍了PRB技术的原理、介质材料类型与选取所需考虑的因素;回顾了含铁、含碳和含硅(矿物)组合材料应用于PRB修复地下水污染的研究进展,并聚焦了批量实验和柱试验中目标污染物的去除效果及作用机理。通过固定、表面修饰与混合等方式,组合材料在一定程度上可解决ZVI的聚集或表面钝化现象,并新增作用机制以助力污染物的去除;通过改性或混合等形式,组合材料还可增强含碳或含硅(矿物)材料对某些特定污染物的去除性能。最后,还展望了未来PRB技术中组合材料的开发和应用方向,以期为研发长效和环境友好型PRB反应介质提供参考。

电动联合可渗透反应墙强化修复重金属污染土壤研究进展

已有大量研究证明电动(EK)-可渗透反应墙(PRB)联合技术能用于重金属污染土壤的修复,但其修复效率低且能耗高,还可能导致聚焦效应等问题,因此深入EK-PRB在强化修复方面的研究是十分必要的。简述了EK-PRB技术的原理,介绍了EK-PRB技术的主要影响因素,归纳了EK-PRB强化修复方法的优缺点和修复效果,介绍了EK-PRB技术的研究进展,并对该技术强化修复重金属进行了展望,指出深入探究的方向,以便为EK-PRB修复多种重金属污染土壤的实际应用打下基础。

水平渗透性反应屏障在污染场地VOC蒸气管控中的应用及分析

水平渗透性反应屏障(HPRB)是一种针对包气带中挥发性有机化合物(VOC)蒸气的被动修复技术,具有运行无耗能的优点,能够作为大范围VOC污染场地长效风险管控措施。本文提出了VOC蒸气在含HPRB的层状土中迁移的一维瞬态半解析模型,采用Laplace变换得到Laplace域下的通解后,采用Talbot数值方法实现Laplace逆变换得到时间域下的VOC蒸气迁移的半解析解。解析模型计算结果和数值模型的结果吻合良好。算例结果表明,HPRB更适用于原位土体扩散系数较低的污染场地;HPRB埋深过大不利于VOC蒸气的去除;增加HPRB厚度能有效去除场地中的VOC蒸气;污染源质量浓度衰减系数增加会降低场地中VOC蒸气峰值质量浓度,不考虑污染源质量浓度衰减会导致HPRB的设计过于保守。最后提出了HPRB埋深和厚度的设计思路。

重金属污染地下水可渗透反应墙技术修复分析

文章对重金属污染地下水修复技术中的可渗透反应墙进行了深入分析,介绍了可渗透反应墙技术的原理和应用,强调其在地下水修复中的重要性,重点阐述了可渗透反应墙技术的修复步骤和修复策略。通过这些策略,可渗透反应墙技术能有效修复重金属污染地下水,保障地下水资源的健康与可持续发展。