地下水长期以往是人类赖以生存的生产和生活水源,随着当今社会经济的高速发展,地下水环境安全问题日益成为人类关注的重点,地下水污染修复成为了当今社会急需解决的问题。其中,最具代表性的是地下水的重金属污染,例如,铬污染地下水是一种难以直接处理的废水,具有降解速度慢、危害严重、易造成二次污染等缺点。当前地下水污染修复技术中应用广泛的是原位修复技术,渗透性反应墙又称PRB(渗透性反应屏障)是其中的一种,地下水中污染物的去除效率很大程度上取决于墙内介质,墙内介质的选择及回收处理是当前学术界研究的热点问题。本论文以粉煤灰、壳聚糖和乙酸为原料制备改性材料,通过正交实验优化原材料配比,通过批量吸附实验讨论探究改性材料吸附量的影响因素。通过表征分析(扫描电镜、激光粒径分析)、成分分析(电子能谱、X射线衍射)探究粉煤灰改性前后特征及污染物去除率。数据分析借助吸附模型和扩散模型拟合以揭示改性材料吸附机理。修复实验分两大部分进行:一级修复实验采用PRB修复,实验制备的改性材料充当墙内介质,考虑不同因素对六价铬去除率的影响;二级修复实验针对介质中六价铬的修复,从大庆油田含铬土壤样品中分离菌株,筛选高六价铬还原性菌株,完成对介质中六价铬回收处理避免二次污染。具体研究内容和结果如下:(1)以壳聚糖,粉煤灰和乙酸为原料交联制备改性材料。通过三个因素和三个水平的L9(33)正交实验获得了最佳的原料比例。实验结果表明,298k,pH=5条件下,当H2SO4的浓度为2mol/L时,壳聚糖:乙酸:酸性粉煤灰=2g:3%:15g时,改性材料吸附量为0.48mg/kg达到最大值。最佳配比命名为CWF-2c15。(2)扫描电镜和激光粒度分析测试结果表明,改性后的粉煤灰表面均匀分布着壳聚糖颗粒,形成壳聚糖涂层,粉煤灰比表面积增大,吸附孔数量增多,吸附效果良好。电子能谱和X射线衍射分析表明,粉煤灰改性前后的基本材料组成没有变化,而粉煤灰与壳聚糖的交联本质上是硅基体与多糖结构之间的物理化学作用形成的链,壳聚糖通过键合作用与粉煤灰表面结合。(3)实验数据拟合结果表明,吸附符合Freundlich等温模型,即CWF-2c15对六价铬的吸附过程属于物理吸附,并伴有微量化学反应。六价铬的扩散主要为膜扩散,扩散方式符合拟二阶动力学模型。吸附反应的自由能的绝对值ΔG与温度无关,ΔH<0,ΔG<0,吸附过程中自热,ΔS>0,吸附过程是不可逆的熵增加反应。(4)填料的浸出毒性小于安全值。在一级修复实验中建立了 PRB实验模型,以设计六价铬去除率实验。考虑污水浓度、温度、pH值、溶液流速和介质用量五大因素。实验结果表明,六价铬的浓度为20mg/L、温度为20-25℃、pH值为5-6、溶液流速约为1.5～2 m/h,填料吸附效果最佳。六价铬去除率高于80%,同时,随着CWF-2c15用量的增加,六价铬去除率显着提高。(5)在二级修复实验中采用微生物修复技术,主要针对反应后介质的回收处理。实验从大庆油田含铬土壤中分离出高六价铬还原菌株,命名为Pseudomonas balearica DQ-2。使用该菌株对六价铬进行间歇实验,六价铬真实还原率可达93.7%,反应介质中六价铬去除率为89.71%(接近90%)。该研究对地下水中六价铬的修复具有重要的参考意义,交联改性方法提高了单粉煤灰的去除能力。反应系统的末端增加了一个二级微生物修复阶段,该阶段可对六价铬还原处理达到真正的六价铬去除,去除PRB介质中六价铬的同时,完成对介质的回收利用。