无患子皂苷水提液与螯合剂联合作用修复镉污染土壤的研究

发布时间：2020-07-11 19:40

【摘要】：重金属镉在土壤中的残留时间长,毒性大,可经土壤进入食物链给消费者健康带来潜在风险。土壤淋洗是一种高效、迅速去除土壤重金属的修复技术。为了达到绿色高效去除的目的,本文以镉污染土壤为研究对象,采用植物源淋洗液无患子皂苷,并将其与螯合剂EDTA、MGDA联合,通过振荡淋洗实验,分析淋洗液对镉的淋洗效果,优化淋洗液浓度、pH、时间等重要条件。同时,采用BCR提取法分析土壤中镉各形态变化、运用动力学方程对淋洗过程进行拟合,探索淋洗条件下的动力学特征,对比淋洗前后土壤有机质和基础养分变化,以期为淋洗修复重金属污染土壤的研究提供理论基础和参考依据。主要得出以下结论:(1)无患子皂苷浓度为35 g·L-1,pH=4.83,淋洗时间为240min时对土壤中镉达到最优淋洗率为37.87%。降低溶液pH值和增加淋洗次数均有利于重金属的去除。Elovich方程(R2=0.947)与准二级动力学模型(R2=0.917)均可较优拟合无患子皂苷的淋洗过程。(2)当EDTA、无患子皂苷浓度分别为1mmol·L-1、20g·L-1联合淋洗协同效应最佳,在体积比为1:1,液土比为15:1,pH为5.07,淋洗1440min后镉淋洗率为87.63%。当MGDA、无患子皂苷浓度分别为lmmol·L-1、10g·L-1协同效应最佳,在体积比1:1,液土比为15:1,pH为5.45,淋洗时间720min,淋洗三次后镉的淋洗率可达84.37%。增加液土比与适当延长淋洗时间均利于提高镉的淋洗率。添加顺序对联合淋洗的影响较小。(3)淋洗液在浓度较低情况下联合均可以达到比单一淋洗更好的淋洗效果。通过动力学方程对实验结果进行拟合得出联合方式对土壤重金属镉的淋出作用主要以扩散、非均相扩散为主。(4)采用BCR连续提取法对淋洗前后土壤中镉形态变化分级表明:无患子皂苷水提液、EDTA与无患子皂苷联合及MGDA与无患子皂苷联合对土壤中镉各形态的淋洗效果表现为酸可溶态可还原态可氧化态残渣态。淋洗总体上明显降低了酸可溶态和可还原态的镉含量。(5)无患子皂苷水提液对土壤养分的破坏较小,而且残留于土壤中的溶液含有营养物质,可以作为土壤养分补充。EDTA、MGDA与无患子皂苷的联合淋洗方式对土壤中有机质和基础养分的淋失具有减缓作用。
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X53
【图文】：

由无患子果皮提取的无患子皂苷水提液种类复杂，一般而言无患子皂苷主要为齐墩逡逑果酸型三萜类皂苷，疏水基团为常春藤皂苷元，亲水基团是羧基和葡萄糖基（或其他糖逡逑基）相连形成的皂苷结构，如图２－１所示。不同种类无患子皂苷分子量在６０４和９６６逡逑之间，相对应的分子式ｃ３５ｈ５６0８和ｃ５Ｇｈ７８0１ｓ。逡逑Ｈ３Ｃ邋２９逦Ｒ逡逑１逦Ａｒａ２－Ｒｈａ３－Ａｒａ３？ＯＡｃ逡逑２逦Ａｒａ２－Ｒｂａ３－Ａｒａ４－ＯＡｃ逡逑Ｉ逦３逦Ａｒａｊ－Ｒｈａｊ－Ｘｙｆ，；？＾逡逑２５逦４逦 而兮：逡逑２８逦５逦Ａｒａ２－Ｒｈａ３－Ｘｙ＾0Ａｃ逡逑｜逦２７逦６逦Ａｊ＊３２￣＾＾２３＊＊Ｘｙｌ２＊ＯＡｃ逡逑＼逦７逦Ａｒａ２－Ｒｈａ３－Ｘｙｉ３－ＯＡｃ逡逑Ｒ0＾逦８逦Ａｒａ２－Ｒｈａ３－Ｘｙ！４－ＯＡｃ逡逑２＾逦ＣＨ２0Ｈ逦９逦Ａｒａ２－Ｒｈａ３－Ａｒａ逡逑２３逦１０逦Ａｒａ２－Ｒｈａ３－Ｘｙｉ逡逑图２－１无患子皂苷的主要结构［６９］逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｍａｉｎ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋Ｓａｐｉｎｄｕｓ邋ｓａｐｏｎｉｎｓ逡逑实验测定了无患子皂苷水提液的浓度、ｐＨ、表面张力、ＣＭＣ值及无其元素组成。逡逑由于糖苷的水解，无患子皂苷水提液呈现弱酸性（ｐＨ在４．８３－５．３３）；无患子皂苷水提逡逑液的表面张力约为ＳＳＭｒｒｍ－１，其临界胶束浓度约为ＵＳｍｇ－Ｉ／１；根据元素分析，皂苷溶逡逑液中碳含量为４３％、氧含量为４２％、氢含量为６％、氮含量为５０％。研究粗略计算得出逡逑无患子皂苷的提取率约为１８．３％。逡逑无患子皂苷水提液红外光谱如图２－２所示。由图２－２可知

－５逦０逦５逦１０逦１５逦２０邋２５邋３０邋３５逦４０逡逑ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ邋（ｇ＊Ｌ＇１）逡逑图２－３无患子皂苷浓度对污染土壤中镉淋洗率的影响逡逑Ｆｉｇ．２－３邋Ｅｆｆｅｃｔ邋ｏｆ邋ｓａｐｉｎｄｕｓ邋ｓａｐｏｎｉｎ邋ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ邋ｏｎ邋ｔｈｅ邋ｗａｓｈｉｎｇ邋ｒａｔｅｓ邋ｏｆ邋Ｃｄ邋ｉｎ邋ｔｈｅ邋ｓｏｉｌｓ逡逑不同小写字母表示处理差异显著（ｐ＜0．0５）

广西大学硬士论文逦无患子卑苦水提液与努合剂联合作用y复锅污染土壤的研究逡逑不同浓度的无患子皂苷对土壤中镉的淋洗曲线如图２－３所示，随着无患子皂苷溶液逡逑浓度的增加，土壤中镉淋洗效果明显提高；在无患子皂苷浓度为３５邋ｇｌ－１时镉淋洗率为逡逑３９．８５％。当无患子皂苷浓度从５邋ｇ．Ｌ－１升至２０邋ｇ．Ｌ－１时，淋洗效率显著升高，此后增加无逡逑患子皂苷浓度，淋洗效率增幅减缓。逡逑低浓度时，单分子的皂苷易附着于土壤颗粒表面，所以导致皂苷低浓度时对重金属逡逑镉的淋洗量较低；当无患子皂苷浓度增大至超过其临界胶束浓度时，皂苷分子会形成多逡逑数量的不规则的皂苷胶团，镉离子通过嵌入到胶团的的单个皂苷分子之间，无法被土壤逡逑颗粒重新吸附，进而使镉离子随胶团转移至土壤液相中［５Ｑ】；同时无患子皂苷结构中可离逡逑子化的羧基、羟基等与Ｃｄ离子络合生成较稳定的配合物

【参考文献】

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本文编号：2750840