钙铝LDH协同电动修复污染土壤体系中铬的迁移与转化的研究

发布时间：2019-07-11 18:45

【摘要】：铬污染被认为是我国重金属污染的重中之重。环保部、国土资源部在2014年联合发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示,铬污染点位超标率为1.1%。铬是迁移性污染物,在进入土壤环境后,铬在重力作用下向下渗透会使地下水遭到污染,对环境造成严重威胁。目前单一的土壤修复技术很难在全国普适,如何将各种修复技术进行合理的结合,在土壤污染修复方面取得突破性进展,已成为现阶段的研究热点之一。其中,电动-可渗透反应墙(EK-PRB)联合修复技术显示了巨大的应用前景。EK-PRB联用技术的修复效果取决于铬在修复过程中的迁移与转化,因此本文主要研究了EK-PRB联用修复系统中PRB位置、电压梯度、含水率和运行时间四个因素对铬的迁移转化的影响,通过研究铬在土壤自由水中的迁移转化规律,探索了EK-PRB对土壤的协同修复作用,以非平衡溶质分配系数(Kd*)作为判断污染物迁移性的参考依据,研究了Cr(VI)在土壤颗粒和自由水两相间的分配及转化,并对联用修复后土样中铬的重金属形态变化进行分析。本研究的主要结论如下:(1)当PRB设置在靠近阳极的位置、土壤含水率为30%、电压梯度为1 V/cm、运行时间为120 h时,EK-PRB联用对铬污染土壤的修复取得了最佳的去除效果,Cr(VI)去除率达到81.47%,TCr去除率为72.26%,Cr(VI)的去除反应过程在TCr去除中占主导地位。(2)EK-PRB联用技术能提高土壤颗粒上Cr(VI)的溶出,并高效促进自由水中铬的迁移与去除。在EK-PRB联用修复过程中,各取样点处自由水中Cr(VI)与TCr的浓度随着时间的延长显著降低。在运行120 h后,W1-W3取样点处土壤自由水中Cr(VI)与TCr的浓度低于5 mg/L,污染区域土壤自由水中剩余Cr(VI)含量为126.8 mg,土壤中仅剩余46.09 mg Cr(VI)。(3)非平衡溶质分配系数(Kd*)有效反映了EK-PRB修复过程中各取样区域的Cr(VI)的迁移性能。由阴极向阳极,Cr(VI)的迁移性能逐渐增强,而在每个取样区域,Cr(VI)的迁移性随着运行时间的延长而减弱。当固液两相中污染物浓度都很低时,需要将Kd*值与污染物残余浓度结合,作为判断污染物迁移性的参考依据。(4)在EK-PRB修复过程中,部分Cr(VI)会被还原成Cr(III),并且在高电压梯度、高含水率条件下,Cr(VI)更容易转化成Cr(III);随着运行时间延长,EK-PRB装置土壤中的铬以Cr(III)为主,Cr(III)被固定在土壤颗粒中,不参与自由水中铬的迁移。本研究中使用30%含水率、1 V/cm电压梯度,运行120 h后,可以将土壤中Cr(III)浓度控制在100 mg/kg以内。(5)修复过程中原Ca Al-Cl-LDH的结构逐渐消失,由生成的Ca AlCr O4-LDH替代。FTIR图谱中Cr-O振动吸收峰的形成也证实了铬在LDH中的固定。并经过XPS分析,确定在使用后的Ca Al-LDH中,铬元素仅以六价铬酸根形式(M-Cr O4)存在,不存在Cr(III)的化合物。(6)EK-PRB联用修复后,靠近阴阳两极的土壤中,铬的重金属形态以残渣态为主,比修复前铬的残渣态比例提高了11%~16%,其中S6区域残渣态比例最高,为46.97%,可以认为EK-PRB联用修复促进了土壤中铬的稳定。
【学位授予单位】：上海大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X53

【共引文献】