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随着电解锰行业的快速发展,电解锰渣堆存带来的环境问题日益凸显,降雨淋溶使得大量的Mn被迁移到土壤及水体中,严重危害人类健康,因此电解锰渣堆场污染亟需有效的处理措施,其中固化及稳定化技术是目前最经济有效的手段,所以,探究一种能有效对电解锰渣中的Mn加以固定且减少Mn淋溶迁移的固化剂,具有重要的理论依据和现实意义。本研究通过选用褐煤和腐殖酸钠两种腐殖酸类材料为原材料,制得不同的改性及复合材料,初步筛选出对锰渣中Mn的固化效率较好的腐殖酸类材料,并结合表征手段探究其固化机理,然后通过吸附实验及盆栽实验,进一步探讨材料的吸附特性及其对锰渣中Mn的调控作用,为减少电解锰渣污染物迁移及堆场生态修复提供科学依据。本研究取得的主要结论:(1)不同腐殖酸类材料对Mn的固化效率实验结果表明:褐煤、腐殖酸钠对锰渣中Mn的固化效率分别为27.5%~31.5%、7.2%~27.6%,其固化能力较弱,需进一步改性处理,改性后的褐煤及腐殖酸钠对电解锰渣中Mn的固化能力仅略有提升,其中以不溶性腐殖酸对锰渣中Mn的固化效率最为突出,达到了45.8%,将优选出的不溶性腐殖酸、磺化腐殖酸钠与壳聚糖和水溶性酚醛树脂进行复合后,在投加量为10%时,制备的壳聚糖-不溶性腐殖酸复合材料、酚醛树脂-磺化腐殖酸钠复合材料对电解锰渣中Mn的固化效率分别达55.7%、73.1%。(2)通过对腐殖酸类材料进行SEM、元素分析、BET、FTIR、XRD表征研究,结果表明:壳聚糖-不溶性腐殖酸复合材料和酚醛树脂-磺化腐殖酸钠复合材料相对于改性前增加了部分空穴,且材料表面增加了部分凸起结构,比表面积、平均孔径、孔容等均有不同幅度的提升,其中比表面积相对于改性前分别提升了56.8%、122.0%;且晶体结构发生重组,Si O2晶体位置发生改变,还增加了部分晶体结构如Na2CO3、C60、Na2Si2O5、N4H4等;通过FTIR的结果分析,壳聚糖-不溶性腐殖酸复合材料对锰渣中部分Mn的固化机理是含氧官能团与Mn进行的化学螯合作用。(3)腐殖酸类复合材料对Mn2+的吸附实验结果表明:酚醛树脂-磺化腐殖酸钠复合材料的吸附性能优于壳聚糖-不溶性腐殖酸复合材料,酚醛树脂-磺化腐殖酸钠复合材料在p H为5,温度为20℃,吸附剂投加量为1g条件下吸附2h后,对50m LMn2+浓度为10mg/L的溶液中Mn2+的吸附率达到92.68%;吸附剂对Mn2+的吸附特征符合Freundlich吸附模型,最大饱和吸附容量为13.486mg/g,且吸附过程为多层吸附。(4)盆栽实验结果显示:将固化效果较好的酚醛树脂-磺化腐殖酸钠复合材料和壳聚糖-不溶性腐殖酸复合材料以10%的投加量与电解锰渣混合养护后,在第28天时其固化效率达到62.6%、79.6%;经过复合材料改良后的电解锰渣基质对黑麦草的生长有显著的促进作用,其中壳聚糖-不溶性腐殖酸复合材料投加量为5%时最佳,在第28天时黑麦草的发芽率、株高、生物量相对于空白对照增加了182.6%、56.7%、175.6%,其渗滤液中Mn含量相对于未添加材料的锰渣基质减少了83.7%,平均含量减少了49.6%。综上,腐殖酸类材料对电解锰渣中Mn有较好的固化效果,对锰渣中Mn的淋溶迁移也有良好的抑制作用,且有益于植物的生长,特别是壳聚糖-不溶性腐殖酸复合材料呈现出较好的控制效果,改性后的腐殖酸类材料,以及与壳聚糖、酚醛树脂制备的复合材料可应用于电解锰渣堆场的生态治理。