【摘 要】
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尾矿是矿石选别产生的污染物,尾矿坝是堆积尾矿的场所,也是溃坝灾害的危险源。渗流场作用是溃坝的根本原因,坝内铺设排渗管道,增强坝体排渗能力,能有效预防溃坝。管道使用过程中会发生於堵,需用土工布包裹。土工布表面会发生化学於堵,需对土工布进行改性,提升其防於堵能力。实地采样分析结果表明,化学於堵由Fe2+、Ca2+沉淀造成。目前对土工布的改性研究,针对Fe2+、Ca2+的改性研究较少,本课题旨在解决这一
【基金项目】
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国家重点研发计划课题（2017XFC0804602）； 武汉工程大学第十二届研究生教育创新基金（CX2020172）； 岩土力学和工程国家重点实验室开放基金（Z018008）；
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尾矿是矿石选别产生的污染物,尾矿坝是堆积尾矿的场所,也是溃坝灾害的危险源。渗流场作用是溃坝的根本原因,坝内铺设排渗管道,增强坝体排渗能力,能有效预防溃坝。管道使用过程中会发生於堵,需用土工布包裹。土工布表面会发生化学於堵,需对土工布进行改性,提升其防於堵能力。实地采样分析结果表明,化学於堵由Fe2+、Ca2+沉淀造成。目前对土工布的改性研究,针对Fe2+、Ca2+的改性研究较少,本课题旨在解决这一问题。本课题通过在纤维素上引入羧基,制得改性纤维素,将改性纤维素涂覆在土工布表面,增强土工布对Fe2+、Ca2+吸附能力,以提升土工布防於堵性能。本研究以纤维素（Cellulose）为原料,马来酸酐（MA）和柠檬酸酐（CAA）为改性单体,制得马来酸酐改性纤维素（MAMC）和柠檬酸酐改性纤维素（CAMC）,对产物进行红外光谱与SEM表征,通过单一变量法得到最佳配方。测定最优组产物吸附容量,进行吸附动力学和吸附等温线拟合,探究吸附机理。以涂覆法和浸泡法对土工布改性,探究最佳改性方法。改变吸附剂质量,探究最佳吸附剂用量。实验结果如下:（1）MAMC红外吸收峰中存在C=O伸缩振动(1731cm-1)和脂肪醚C-O不对称伸缩振动(1234cm-1),MAMC制备成功;MAMC呈网状、片层结构;MAMC最佳配方为:纤维素质量1 g,MA质量2 g,反应温度60℃,反应时间6 h,对Fe2+最大吸附容量11.35 mg·g-1,Ca2+最大吸附容量为115.98 mg·g-1;MAMC吸附动力学拟合符合拟二阶吸附动力学模型,即MAMC对Fe2+、Ca2+吸附以化学为主。MAMC吸附等温线拟合更符合Langmuir模型,即MAMC对Fe2+、Ca2+吸附为单层吸附。MAMC吸附剂改性土工布最佳改性方法为涂覆法,最佳吸附剂用量为10 g,100天时10 g改性土工布渗流速度降低了39.2%。（2）CAMC红外吸收峰中存在C=O伸缩振动(1733cm-1)和叔醇O-H不对称伸缩振动(1197cm-1),CAMC制备成功;CAMC呈网状、片层结构;CAMC最佳配方为:纤维素质量1 g,CAA质量1 g,反应温度60℃,反应时间6 h,对Fe2+最大吸附容量13.63 mg·g-1,Ca2+最大吸附容量122.77 mg·g-1。CAMC吸附动力学拟合符合拟二阶吸附动力学模型,即CAMC对Fe2+、Ca2+吸附以化学为主。CAMC吸附等温线拟合更符合Langmuir模型,即CAMC对Fe2+、Ca2+吸附为单层吸附。CAMC吸附剂改性土工布最佳改性方法为涂覆法,最佳吸附剂用量为10 g,100天时10 g改性土工布渗流速度降低了37.6%。
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