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

摘要

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。

关键词

煤炭地下气化 / 污染地下水 / 渗透反应墙 / 渗流 / 等温吸附