酸性矿山水的化学处理

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1、实验四：酸性矿山水的化学处理一、实验目的和意义采煤活动使硫化物暴露于大气和水，氧化并释放酸和金属离子（如：Fe,Cu和Zn）于水体、沉积物、土壤和生物区，产生酸性矿山排水（AMD）。受水文、地质、地球化学、物理化学和生物等因素的影响，AMD中含有高浓度的阳离子（如：Fe3+,Fe2+,Mn2+,Al3+）、阴离子（如SO42-）和痕量浓度的Cu、Hg、Pb、Zn、As等。有关资料显示，煤矿生产中每开采1吨煤排放废水1-1.5m3，破坏水资源达2.5m3左右；煤矿废水pH值一般很低,最低为2-3，具有很强的腐蚀性。天然水文系统复杂多变，水文地球化学特征独特

2、、地球化学敏感性和生态环境脆弱性突出，一旦污染，治理与恢复将是一项复杂、困难且耗时的工程，因此矿山废水污染问题已经成为许多国家关注的焦点，国内外学者针对矿山废水的处理展开了大量的研究。酸性煤矿废水的处理方法主要有中和法、硫化物沉淀法、微生物法、湿地法等。由于这些方法都存在自身的一些缺点及适用条件的限制，因此我们选用可渗透反应墙技术（PRB）这种方便、可行的措施来净化AMD。通过本实验主要达到以下目的：1、初步掌握处理酸性矿山水的可渗透反应墙技术（PRB）；2、了解酸性矿山水的水化学特征；3、了解酸性矿山水的主要来源。二、实验方法利用可渗透反应墙技术（Pe

3、rmeablereactivebarrier,PRB）对酸性矿山废水进行原位处理，以碳酸盐岩为反应介质。在装置（图1）的进水端，利用微型蠕动泵计量连续进水，流量控制在50mL/min。每天在各组装置的进水口（A）、Ⅰ段出水口（B），Ⅱ段出水口(C)分别取样，现场测试水样的易变参数（T,pH,EC,Eh,DO和HCO3-），对所取水样进行预处理后，分别测定Fe、Mn（用原子吸收分光光度法）以及SO42-含量(重量法)。三、实验原理以可渗透反应墙技术(PRB)为依托，使用碳酸盐岩颗粒为反应介质，将AMD中溶解态的污染物从水体中去除。四、实验仪器1.实验装置模

4、型装置由有机玻璃制成，呈长方体，分为前后两段：前段尺寸为（1000×300×300）mm，沿长度方向等间距的设置7个隔板。后段尺寸为（1000×200×200）mm，沿长度方向等间距的设置10个隔板，是为了较均匀的布水，同时增加水在装置中的滞留时间。与下底板相连的隔板高度沿水流方向依次降低，以形成一定的水力坡度。装置剖面示意图如图1所示：图1实验装置剖面示意图2.预处理所需仪器（1）马弗炉（1个）；（2）电热板（1个）；（3）洗瓶（1个）；（4）平底烧瓶（10个）；（5）漏斗（10个）；（6）瓷坩埚（10个）；（7）粉碎机（1台）。3.分析仪器（1）电子

5、天平（1台，精度0.0001g）及称量所必须的实验用品（如：镊子、玻璃器皿等）；（2）台秤（1台）；（3）微型蠕动泵（2个）；（4）便携式参数仪；（5）原子吸收分光光度计（1台）。三、实验材料所使用试剂除另有说明外，均使用符合国家标准的分析纯试剂和去离子水。①甲基红指示剂（1g/L）：将0.1g甲基红钠盐溶解在水中，稀释到100ml；②盐酸（1+1）；③二水合氯化钡溶液（100g/L）：将100g二水合氯化钡（BaCl2·2H2O）溶于约800ml超纯水中，加热有助于溶解，冷却溶液并稀释至1L。储存于玻璃和聚乙烯瓶中。此溶液能长期保持稳定，该溶液1mL可

6、沉淀约40mgSO2-4；④硝酸银溶液（0.1mol/L）：将1.7g硝酸银溶解于80mL水中，加入0.1mL浓硝酸，稀释至100mL，储存于棕色玻璃瓶中，避光保存长期稳定；⑤粒径不同的碳酸盐岩颗粒（200斤）；⑥无水碳酸钠（2盒）、硫酸锰（2盒）、硫酸铁（2盒）；⑦保鲜膜（2个）、一次性手套（2盒）、橡胶手套（1盒）、玻璃纤维膜（1盒）、15ml离心管（100个）；⑧定量滤纸（2盒，0.45µm,直径90mm，可根据需要选择直径适合的滤膜）三、实验步骤1.操作过程（1）在实验室配置模拟酸性煤矿废水，水质指标如下表1所示：表1模拟酸性煤矿废水水质指标水质

7、指标Fe3+(mg/L)Mn2+（mg/L）SO42-(mg/L)pH参数3001516002.5±0.2（2）在粉碎机上将碳酸盐岩破碎成不同粒径的颗粒（4-6cm、3-5mm、5-8mm和8-10mm）。（3）在Ⅰ区各组装置均装填粒径为4-6cm的碳酸盐岩颗粒，以避免前端使用小颗粒时，沉淀物很快将反应介质孔隙堵塞而影响反应介质的使用寿命。在Ⅱ区分别装填三种不同粒径的碳酸盐岩颗粒：1＃（3-5mm）、2＃（5-8mm）、3＃（8-10mm），以对比不同粒径的碳酸盐岩颗粒对处理效果的影响。在装置的前面设有污水调节池，以保证装置进水水质均匀，在第二段反应装置

8、前设有沉淀区。（4）在装置（图1）的进水端，利用微型蠕动泵计量连续进水，流量控制