风化煤腐植酸的提取及对铅污染土壤修复研究

发布时间：2020-07-27 21:40

【摘要】：我国风化煤储备量巨大,山西省北部和东南地区均有丰富的风化煤资源。风化煤是矿源腐植酸的主要来源之一,然而目前风化煤腐植酸提取的效率低下,并且污染严重,如何提高提取效率、优化提取工艺等亟待研究。另外,随工业化发展土壤的重金属污染越来越严重,我国的铅污染土壤已经达到330万公顷,分布广,危害大。风化煤腐殖酸在铅污染土壤的修复中的应用具有重要的现实意义。本研究采用超声波的预处理方法,与KOH溶液共同提取风化煤中的腐植酸,探讨不同的KOH溶液浓度、水煤质量比、超声波功率、作用温度、作用时间对风化煤中游离腐植酸提取率的影响,采用红外光谱对提取物进行表征;并通过模拟铅单一污染土壤,结合室内培养和盆栽试验,分析土壤以及植株的铅含量与酶活性,探究风化煤腐植酸对铅污染土壤的改良效果。研究结果将为矿源腐植酸的提取及工业化发展提供理论依据,为土壤铅污染的修复提供技术支撑。主要研究结果如下:(1)提取腐植酸的最佳工艺参数分别为:浓度为2%的KOH溶液,风化煤与KOH溶液的质量比1∶8,超声波提取功率150 W,提取时间30 min,作用温度为45℃,其水溶性腐植酸的含量为22.81%,提取率达到65.32%。(2)经过超声波处理的风化煤的红外光谱图加强了酚、醇键的吸收峰,风化煤经过联合提取的腐植酸的红外光谱图加强了酚羟基的特征吸收峰、Si-O的振动和芳环上C-H的面外弯曲振动,这说明提取中以KOH的作用为主,超声波处理起到活化的作用。(3)风化煤腐植酸的施用有利于降低土壤中有效态铅的含量,对铅污染土壤可以起到较好的修复作用,并且能有效降低植株中铅的含量,减少植株对土壤中铅的吸收和铅对植株的毒害作用。铅污染土壤中加入腐植酸后,土壤中的有效态铅降低,降幅在16%~20%之间,小油菜植株中铅的含量降低,降幅可以达到约60%;(4)腐植酸可以提高土壤中蔗糖酶、过氧化氢酶以及脲酶的活性。铅污染土壤中加入腐植酸后,土壤酶的活性增强,蔗糖酶上升至一定值后趋于平缓,氧化还原酶和脲酶表现为出上升后下降的变化趋势。总之,超声波提取风化煤中腐殖酸可以增加腐植酸的活性官能团,提高腐植酸的活性及施用效果,风化煤腐植酸在土壤铅污染修复中效果显著,对生物肥力也有明显提高。
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S141;X53
【图文】：

曲线,腐植酸,提取率,风化煤

图 2.1 不同 KOH 浓度的提取结果 2.1 可以看出，水溶腐植酸的含量和提取率与 KOH 溶液的浓度呈液中 KOH 浓度的增大而增加；在 KOH 溶液浓度 2%后曲线转与 3%KOH 的差异不明显，故选出提取风化煤腐植酸的 KOH 溶液其水溶性腐植酸含量和提取率分别达到了 19.64%和 56.12%。固液比对腐植酸提取的影响

曲线,固液比,腐植酸,提取率

提取时间,腐植酸,取参数,水溶性

图 2.3 不同提取时间的提取结果2.3 可以看出，提取时间对提取结果的影响为逐渐上升的趋势，提in 的处理好于提取时间为 15min 的处理，但两者之间差异较小，取参数，其水溶性腐植酸含量为 20.82%，提取率达到 59.55%。超声波功率对腐植酸提取的影响图 2.4 不同功率下的提取结果

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