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本文采用取自花园口河段滩地不同级配的泥沙,分别于不同泥沙浓度下,在实验室内模拟黄河的自然条件,进行了泥沙对汞、砷的吸附沉降多组次试验,以观察泥沙对汞、砷的吸附沉降规律。并根据泥沙对汞、砷的吸附试验所得数据,对Langmuir吸附模型和Freundlich吸附模型进行了参数率定和模型验证。本文的主要工作和研究成果有以下几个方面: (1)采用粗沙、中沙和细沙,分别在泥沙浓度为1 kg/m3、5 kg/m3、10 kg/m3、15 kg/m3、20 kg/m3、25 kg/m3时,于静置沉降试验桶内进行泥沙对汞的静态吸附试验,研究泥沙对汞的吸附规律。试验结果表明:泥沙浓度在5~25 kg/m3时泥沙对汞的吸附在0.5 h内基本达到稳定,0.5 h之后泥沙对汞的吸附解吸处于平衡波动中,吸附容量也随之有一定的波动,但总体波动幅度不大。泥沙浓度为1 kg/m3时泥沙对汞在0.5 h之后仍有一定的吸附能力,达到吸附稳定的时间要晚于浓度为5~25 kg/m3的泥沙;单位体积的泥沙对汞的吸附容量随着泥沙浓度的增大而增大,而单位质量的泥沙对汞的吸附量随着泥沙浓度的增大而减小;泥沙级配对汞的吸附有一定的影响,表现出大小顺序为:细沙>中沙>粗沙,粗沙的吸附能力略低于细沙和中沙。 (2)采用粗沙、中沙和细沙,分别在泥沙浓度为1 kg/m3、5 kg/m3、10 kg/m3、15 kg/m3、20 kg/m3、25 kg/m3、100 kg/m3和200 kg/m3时,于静置沉降试验桶内分别进行进行同一取样高度时泥沙对砷的静态吸附沉降试验,研究泥沙对砷的静态吸附规律。试验结果表明:随着泥沙浓度的增大,泥沙对砷的吸附达到饱和所用的时间也逐渐缩短;随着泥沙浓度的增大,粗沙、中沙和细沙对砷的吸附容量均呈现对数上升趋势,单位质量的粗沙、中沙和细沙对砷的吸附量呈负指数规律下降;泥沙浓度相同时,吸附容量随着泥沙级配的减小而增加,呈现出细沙>中沙>粗沙的规律。当泥沙浓度为1 kg/m3、5 kg/m3、10 kg/m3、15 kg/m3、20 kg/m3、25 kg/m3时,吸附容量增加较快,而当泥沙浓度大于25 kg/m3时,吸附容量增加较缓慢,基本趋于稳定;中低泥沙浓度(1~25kg/m3)条件下,当泥沙浓度大于10kg/m3时,单位质量泥沙对砷的吸附量变化逐渐减小;高泥沙浓度(100~200kg/m3)条件下,当泥沙浓度大于25kg/m3时,单位质量泥沙对砷的吸附量变化逐渐减小。泥沙级配对砷的吸附影响表现出大小顺序为:细沙>中沙>粗沙。 (3)采用细沙,在泥沙浓度分别为1 kg/m3、25 kg/m3、200 kg/m3时,在静置沉降桶中进行不同取样高度上泥沙对砷的吸附沉降试验,研究泥沙对砷的吸附沉降特性。试验结果表明:泥沙浓度为1kg/m3和200 kg/m3的细沙,在各个吸附沉降时间后,随着高度的降低,对砷的吸附容量虽然存在波动,但是波动范围不大,并且总趋势变化不大;浓度为25 kg/m3的细沙,在时间5min、15 min、25 min、35 min和45 min后,随着高度的降低,对砷的吸附容量总趋势均为增加;60 min和180 min后,在最高处和最低处的吸附容量差别不大。 (4)采用细沙,在泥沙浓度为1 kg/m3、5 kg/m3、10 kg/m3、15 kg/m3、20 kg/m3、25 kg/m3、100 kg/m3和200 kg/m3时,于六联搅拌器上的小桶内分别进行泥沙对砷的静态和动态吸附试验,研究泥沙对砷的静态和动态吸附规律。试验结果表明:静态和动态条件下,各浓度细沙对砷的吸附容量均在5 min时就达到了吸附饱和;并且细沙对砷的吸附容量随着泥沙浓度的增大均呈对数曲线上升趋势,而单位质量的细沙对砷的吸附量均呈负指数规律下降。相同泥沙浓度时,动态条件下细沙对砷的吸附容量和单位质量细沙对砷的吸附量较静态条件下均有所增大。 (5)根据泥沙对汞、砷的吸附试验所得数据,对Langmuir吸附模型和Freundlich吸附模型进行参数率定和模型验证,结果表明:不同浓度的粗沙、中沙和细沙对汞和砷的Langmuir吸附模型计算值和Freundlich吸附模型计算值与试验值均存在一定的差异,随着泥沙级配的减小这种差异也随之变小;不同浓度的粗沙、中沙和细沙吸附汞和砷的试验值与Freundlich吸附模型计算值的拟合曲线偏离均较小;不同浓度的细沙在静态条件下对砷吸附试验值与Freundlich吸附模型计算值拟合曲线偏离较小,动态条件下的试验值与拟合曲线已基本吻合,这表明所得Freundlich吸附模型能更好的描述泥沙对汞和砷的吸附过程。