污泥生物炭对环境中Pb、Cd固持的研究

发布时间：2017-12-10 02:19

  本文关键词：污泥生物炭对环境中Pb、Cd固持的研究

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【摘要】：近几年,污泥产量剧增,如何利用污泥内在价值,将其变废为宝是当前研究的热点。热解能够将污泥中有毒有害成分高效降解和稳定化,是目前较有发展潜力的一种污泥处置方式。生物炭是一种细颗粒状木炭,由植物或废弃原料在缺氧环境中热解产生。它含有大量芳环结构碳,具备较大的孔隙度,表面带负电荷且含有大量的官能团,能够吸附固定环境中的重金属,且能改良土壤结构,促进作物生长。本试验选用扬州市汤汪污水处理厂污泥为原料,经300℃～500℃热裂解制备成生物质炭,研究不同裂解温度的污泥生物炭对水溶液中Pb2-和Cd2+的吸附特性,考察吸附时间、pH、溶液平衡浓度对吸附效果的影响。结合X射线能谱(EDS)、环境扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)表征手段,揭示其作用机理并探讨了污泥生物炭作为吸附剂治理重金属污染废水的潜在价值。并进一步开展了在铅和镉污染的单一及复合土壤中添加污泥生物炭后Pb、Cd化学形态变化和小青菜生长状况及重金属累积的研究,结合生物炭特性,分析Pb、Cd化学形态随时间的变化规律,揭示污泥生物炭对土壤改良机理,以期为污泥生物炭修复污染土壤提供理论支持。主要结论如下：(1)污泥生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附过程更符合准二级动力学方程,约30h达到平衡,主要受化学吸附控制。随溶液初始pH的升高,污泥生物炭对重金属的吸附量呈先增高后降低趋势,在pH4.5时对Pb2+的吸附量最大,而Cd2+在pH为6.5时最大。污泥生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附性能高低次序为RC500RC400RC300,对Pb2+的吸附更符合Langmuir方程,而对Cd2+的吸附更符合Freundlich方程,RC500对Pb2+最大吸附量达到14.39 mg.g-1远大于对Cd2+的吸附。(2)在Pb、Cd污染的土壤中添加污泥生物炭后,其pH值不同程度地升高,并且随平衡时间的延长而显著升高。无论在单一污染还是在复合污染中,污泥生物炭对Pb、Cd都有较好的固定效果,且对Pb的固定效果优于Cd。同时,Pb在复合污染中的固定效果优于单一污染,而Cd的固定效果与此相反。(3)添加污泥生物炭能提高小青菜的生物量,并明显降低小青菜可食部分Pb、Cd的含量。在单一污染土壤中,小青菜中Pb含量的降幅达到4.56%,Cd的降幅达到14.79%。在复合污染土壤中,小青菜中Pb含量的降幅达到31.67%,Cd的降幅达到8.67%。
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703

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