生物质电厂固体废弃物稳定土壤重金属的研究
发布时间：2021-11-15 10:59
我国是世界农业大国,农作物秸秆年产生量约10亿吨。目前,有大量的农作物秸秆用于发电,发电后产生的固体废物综合利用途径少,大部分被废弃。本文以某生物质电厂炉渣、除尘器收集的飞灰以及木质素为研究对象,研究三种物质对土壤中铅、镉的稳定化效果,探讨不同溶液pH值、不同稳定化材料投加量条件下,稳定化材料对铅、镉吸附效果的影响,进一步研究了生物质电厂炉渣、除尘器收集的飞灰对土壤中有效态铅、镉的影响,对稳定化材料的微观特征进行了表征分析,并对生物质电池炉渣进行改性实验。主要得出以下结论:（1）生物质电厂炉渣、除尘器收集的飞灰、木质素对铅、镉的吸附量随着pH的升高而逐渐增大,对镉的吸附量在pH为56时增加迅速,pH超过6后增加相对缓慢;对铅的吸附量在pH为34时增加迅速,pH超过4以后吸附量增加相对缓慢。（2）三种稳定化材料单一使用时,对铅、镉的综合稳定化能力大小依次为生物质电厂炉渣>布袋除尘器收集的飞灰>木质素。生物质电厂炉渣对重金属铅、镉的稳定化效果随着投加量和稳定化时间的增加不断变好炉渣对铅、镉的稳定化存在指数关系。生物质电厂炉渣与布袋除尘...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
溶液pH对稳定材料吸附镉能力的影响
3稳定材料对铅、镉的吸附作用研究13pH升高，金属离子竞争低能点位能力越来越强。另外还有可能是不同的重金属离子存在一个最适吸附区间，pH超过最适区间后，沉淀水解作用是土壤与重金属离子间主要作用力。大量研究数据表明，pH是影响重金属吸附的重要因素，是重金属磷酸盐、碳酸盐溶解度决定因素。Criscenti、段丽娟等[81-83]研究表明金属离子在电解质中吸附量随着pH的增大而增高，并存在最适区间，本实验也呈现相同的规律。图3-2溶液pH对稳定材料吸附铅能力的影响Figure3-2EffectofsolutionpHontheadsorptionofLeadontobiochars3.2稳定材料对镉、铅的等温吸附特征研究（StudyonIsothermalAdsorptionCharacteristicsofstableMaterialforCadmiumandLead）研究稳定材料对重金属的等温吸附，能更深入理解金属离子由液相到固相迁移转化的过程。不同稳定材料对重金属的吸附能力也不同。3.2.1对镉的等温吸附特性实验条件下炉渣、飞灰、木质素对镉的吸附量随溶液平衡浓度的变化曲线，如图3-3。
工程硕士专业学位论文14图3-3稳定材料对镉吸附量随平衡液镉浓度变化关系曲线Figure3-3Thecurveoftheadsorptionofcadmiumbystablematerialwiththeconcentrationofcadmiuminequilibriumsolution忽略实验器材对镉的吸附量，由图可以看出，炉渣、飞灰、木质素对镉的吸附量都随着溶液浓度的升高而增大，超过一定浓度后，增大幅度趋于平缓，说明了稳定材料对镉吸附量与溶液平衡浓度有关。随着溶液中镉平衡浓度的增大，稳定材料对镉吸附量逐渐达到平衡，此时稳定材料对镉的吸附量最大。平衡溶液的浓度小于5mg/L时，即所加的镉原始浓度小于2mg/L时，炉渣、飞灰、木质素对镉的吸附量基本相等。随着平衡浓度的不断增大，炉渣对镉吸附量逐渐大于飞灰对镉吸附量明显大于木质素对镉吸附量，飞灰对镉的吸附量逐渐大于木质素，三种稳定材料对镉的吸附量大小关系为：炉渣>飞灰>木质素。上述现象产生的原因主要是在低浓度的时候，不同稳定材料的吸附点位充裕，大部分的镉都能被吸附，该阶段镉的初始浓度是主要影响因素，稳定材料本身的性质对镉吸附影响小，该阶段的吸附以专性吸附为主。随着溶液镉浓度的升高，不同稳定材料吸附位点减少，吸附主要是以非专性吸附为主，该阶段真正体现了不同稳定材料对重金属离子的吸附能力大校通过对实验数据分析，稳定材料对镉的吸附量与平衡浓度不存在线性关系，因此不再对数据进行Henry模型拟合，炉渣、飞灰、木质素对镉等温吸附关系采用Langmuir，Freundlich模型拟合，三种稳定材料对镉的等温吸附数据拟合结果如图3-4和表3-1所示：木质素
【参考文献】：
期刊论文
[1]草木灰对单一与复合污染土壤中铜、铅和铬的钝化[J]. 陈杰,张晶,宋靖珂,夏鹏,王学江. 西南农业学报. 2016(08)
[2]2014中国环境状况公报发布[J]. 本刊编辑部. 中国能源. 2015(08)
[3]重金属污染综合防治实施进展与经验分析[J]. 吴舜泽,孙宁,卢然,赵云皓,王兆苏. 中国环境管理. 2015(01)
[4]钝化剂-锌肥降低烟草镉含量长期效果研究[J]. 曹晨亮,王卫,马义兵,李菊梅,韦东普,刘海伟,石屹. 土壤学报. 2015(03)
[5]全国土壤污染状况调查公报[J]. 中国环保产业. 2014(05)
[6]草木灰对Cd2+废水吸附性能和动力学特征研究[J]. 李旭东,毛志成,谢翼飞,杨阳. 东北农业大学学报. 2013(08)
[7]中国耕地土壤重金属污染概况[J]. 宋伟,陈百明,刘琳. 水土保持研究. 2013(02)
[8]环境材料在农业生产及其环境治理中的应用[J]. 黄占斌,孙在金. 中国生态农业学报. 2013(01)
[9]纳米零价铁颗粒去除水中重金属的研究进展[J]. 李钰婷,张亚雷,代朝猛,张伟贤. 环境化学. 2012(09)
[10]江苏省秸秆发电厂草木灰的利用现状[J]. 钟平,邵文奇,纪力,石彦兵. 江苏农业科学. 2012(05)
博士论文
[1]三种环境材料对土壤铅镉固化及氮肥增效机理研究[D]. 孙朋成.中国矿业大学(北京) 2016
[2]褐煤腐殖酸肥料的养分缓释机理及其肥效研究[D]. 刘方春.山东农业大学 2008
[3]环境友好型包膜缓释肥料研制及其养分控释机理的研究[D]. 邹洪涛.沈阳农业大学 2007
[4]吸水保水缓释肥料的制备及其性能研究[D]. 梁蕊.兰州大学 2007
[5]活性炭纤维改性及对焦化废水中有机物吸附作用的研究[D]. 傅敏.重庆大学 2004
硕士论文
[1]固定剂对锶、铯污染土壤的钝化效应及两种相关数据库的建设[D]. 唐裴.西南科技大学 2018
[2]CP型碳质吸附剂处理柿竹园多金属矿山选矿废水试验研究[D]. 边岳.中国矿业大学 2018
[3]生物炭及其改性材料对铅的吸附研究[D]. 高超群.长安大学 2018
[4]不同钝化剂对畜禽粪便模拟施肥土壤重金属吸附特性和活性的影响[D]. 刘秋萌.吉林大学 2015
[5]水稻秸秆炭基缓释肥的制备及性能研究[D]. 张伟.东北农业大学 2014
[6]木质素缓释肥料的制备及相关分子模拟研究[D]. 王健龙.南京林业大学 2014
[7]蒙脱石/零价铁纳米复合材料修复水体重金属污染效率及机理研究[D]. 郭晶晶.内蒙古大学 2014
[8]生物质炭基肥料的试制及其在蔬菜地的应用探讨[D]. 付嘉英.南京农业大学 2013
[9]Mg2+在膨润土载体氮磷缓释复合肥料中的作用[D]. 黄程程.武汉工程大学 2012
[10]青岛红星化工厂铬污染土壤清洗试验研究[D]. 王景旭.青岛理工大学 2011
本文编号：3496645
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
溶液pH对稳定材料吸附镉能力的影响
3稳定材料对铅、镉的吸附作用研究13pH升高，金属离子竞争低能点位能力越来越强。另外还有可能是不同的重金属离子存在一个最适吸附区间，pH超过最适区间后，沉淀水解作用是土壤与重金属离子间主要作用力。大量研究数据表明，pH是影响重金属吸附的重要因素，是重金属磷酸盐、碳酸盐溶解度决定因素。Criscenti、段丽娟等[81-83]研究表明金属离子在电解质中吸附量随着pH的增大而增高，并存在最适区间，本实验也呈现相同的规律。图3-2溶液pH对稳定材料吸附铅能力的影响Figure3-2EffectofsolutionpHontheadsorptionofLeadontobiochars3.2稳定材料对镉、铅的等温吸附特征研究（StudyonIsothermalAdsorptionCharacteristicsofstableMaterialforCadmiumandLead）研究稳定材料对重金属的等温吸附，能更深入理解金属离子由液相到固相迁移转化的过程。不同稳定材料对重金属的吸附能力也不同。3.2.1对镉的等温吸附特性实验条件下炉渣、飞灰、木质素对镉的吸附量随溶液平衡浓度的变化曲线，如图3-3。
工程硕士专业学位论文14图3-3稳定材料对镉吸附量随平衡液镉浓度变化关系曲线Figure3-3Thecurveoftheadsorptionofcadmiumbystablematerialwiththeconcentrationofcadmiuminequilibriumsolution忽略实验器材对镉的吸附量，由图可以看出，炉渣、飞灰、木质素对镉的吸附量都随着溶液浓度的升高而增大，超过一定浓度后，增大幅度趋于平缓，说明了稳定材料对镉吸附量与溶液平衡浓度有关。随着溶液中镉平衡浓度的增大，稳定材料对镉吸附量逐渐达到平衡，此时稳定材料对镉的吸附量最大。平衡溶液的浓度小于5mg/L时，即所加的镉原始浓度小于2mg/L时，炉渣、飞灰、木质素对镉的吸附量基本相等。随着平衡浓度的不断增大，炉渣对镉吸附量逐渐大于飞灰对镉吸附量明显大于木质素对镉吸附量，飞灰对镉的吸附量逐渐大于木质素，三种稳定材料对镉的吸附量大小关系为：炉渣>飞灰>木质素。上述现象产生的原因主要是在低浓度的时候，不同稳定材料的吸附点位充裕，大部分的镉都能被吸附，该阶段镉的初始浓度是主要影响因素，稳定材料本身的性质对镉吸附影响小，该阶段的吸附以专性吸附为主。随着溶液镉浓度的升高，不同稳定材料吸附位点减少，吸附主要是以非专性吸附为主，该阶段真正体现了不同稳定材料对重金属离子的吸附能力大校通过对实验数据分析，稳定材料对镉的吸附量与平衡浓度不存在线性关系，因此不再对数据进行Henry模型拟合，炉渣、飞灰、木质素对镉等温吸附关系采用Langmuir，Freundlich模型拟合，三种稳定材料对镉的等温吸附数据拟合结果如图3-4和表3-1所示：木质素
【参考文献】：
期刊论文
[1]草木灰对单一与复合污染土壤中铜、铅和铬的钝化[J]. 陈杰,张晶,宋靖珂,夏鹏,王学江. 西南农业学报. 2016(08)
[2]2014中国环境状况公报发布[J]. 本刊编辑部. 中国能源. 2015(08)
[3]重金属污染综合防治实施进展与经验分析[J]. 吴舜泽,孙宁,卢然,赵云皓,王兆苏. 中国环境管理. 2015(01)
[4]钝化剂-锌肥降低烟草镉含量长期效果研究[J]. 曹晨亮,王卫,马义兵,李菊梅,韦东普,刘海伟,石屹. 土壤学报. 2015(03)
[5]全国土壤污染状况调查公报[J]. 中国环保产业. 2014(05)
[6]草木灰对Cd2+废水吸附性能和动力学特征研究[J]. 李旭东,毛志成,谢翼飞,杨阳. 东北农业大学学报. 2013(08)
[7]中国耕地土壤重金属污染概况[J]. 宋伟,陈百明,刘琳. 水土保持研究. 2013(02)
[8]环境材料在农业生产及其环境治理中的应用[J]. 黄占斌,孙在金. 中国生态农业学报. 2013(01)
[9]纳米零价铁颗粒去除水中重金属的研究进展[J]. 李钰婷,张亚雷,代朝猛,张伟贤. 环境化学. 2012(09)
[10]江苏省秸秆发电厂草木灰的利用现状[J]. 钟平,邵文奇,纪力,石彦兵. 江苏农业科学. 2012(05)
博士论文
[1]三种环境材料对土壤铅镉固化及氮肥增效机理研究[D]. 孙朋成.中国矿业大学(北京) 2016
[2]褐煤腐殖酸肥料的养分缓释机理及其肥效研究[D]. 刘方春.山东农业大学 2008
[3]环境友好型包膜缓释肥料研制及其养分控释机理的研究[D]. 邹洪涛.沈阳农业大学 2007
[4]吸水保水缓释肥料的制备及其性能研究[D]. 梁蕊.兰州大学 2007
[5]活性炭纤维改性及对焦化废水中有机物吸附作用的研究[D]. 傅敏.重庆大学 2004
硕士论文
[1]固定剂对锶、铯污染土壤的钝化效应及两种相关数据库的建设[D]. 唐裴.西南科技大学 2018
[2]CP型碳质吸附剂处理柿竹园多金属矿山选矿废水试验研究[D]. 边岳.中国矿业大学 2018
[3]生物炭及其改性材料对铅的吸附研究[D]. 高超群.长安大学 2018
[4]不同钝化剂对畜禽粪便模拟施肥土壤重金属吸附特性和活性的影响[D]. 刘秋萌.吉林大学 2015
[5]水稻秸秆炭基缓释肥的制备及性能研究[D]. 张伟.东北农业大学 2014
[6]木质素缓释肥料的制备及相关分子模拟研究[D]. 王健龙.南京林业大学 2014
[7]蒙脱石/零价铁纳米复合材料修复水体重金属污染效率及机理研究[D]. 郭晶晶.内蒙古大学 2014
[8]生物质炭基肥料的试制及其在蔬菜地的应用探讨[D]. 付嘉英.南京农业大学 2013
[9]Mg2+在膨润土载体氮磷缓释复合肥料中的作用[D]. 黄程程.武汉工程大学 2012
[10]青岛红星化工厂铬污染土壤清洗试验研究[D]. 王景旭.青岛理工大学 2011
本文编号：3496645
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