锑矿冶炼区周围土壤中锑的吸附释放行为研究

发布时间：2020-08-02 22:52

【摘要】：中国是锑的主要生产国,锑矿山的开采及其锑矿等重金属的冶炼已对矿山周围土壤造成严重污染,甚至危害人类健康。为了加深对锑矿区周围土壤锑的固定、迁移及其转化的认识,为矿区土壤的治理和管理提供理论依据。本文对锑冶炼区土壤基本理化性质进行分析,通过吸附平衡法和动力学实验方法对Sb(V)在锑矿冶炼区土壤上的吸附行为进行研究,同时,结合研究区的实际情况,模拟三种pH(4.5、6、7.5)条件水环境对冶炼区锑污染土壤锑的释放行为的影响机进行研究,同时探讨去除有机质对锑释放的影响。研究结果如下:(1)研究区土壤的矿物以石英为主,含有少量的伊利石、角闪石、方解石、白云石、高岭石、铁矿物和蒙脱石。研究区土壤有机质含量范围为11.77-50.15g/kg,林地有机质含量平均值大于耕地大于荒地。碳酸钙含量范围为1.12-15.73g/kg,碳酸钙的含量平均值则表现出荒地土大于耕地大于林地土。pH范围为4.9-7.8,平均值为6.7,研究区阳离子交换量范围为13-38 cmol/k。靠近矿区的土壤受到了冶炼厂烟尘排放的Sb、Pb、As的污染,Sb含量的平均值为232.8mg/kg,Pb的平均值为303.8 mg/kg,As含量的平均值为250.6 mg/kg。土样中锑的形态以残渣态为主,其次是硫化物结合态、铁锰结合态、水溶态和可交换态和碳酸盐结合态。(2)用常用的等温吸附模型和动力学吸附模型分别对等温吸附曲线和动力学吸附曲线进行拟合。结果表明:Langmuir与Freundlich模型对荒地土和林地土吸附Sb(Ⅴ)的等温吸附曲线均有较好的拟合效果,拟合系数R~2"g0.988。荒地土对Sb(Ⅴ)的吸附能力大于林地土,其吸附量是林地土的2.9倍,这与Langmuir模型预测的该两种土壤的吸附倍数相当。荒地土表现出强烈吸附Sb(Ⅴ)的能力,尤其在锑浓度较高的体系中更为明显。结合土壤基本理化性质及矿物学特征,本研究认为土壤y辶！⑻笪锖吞妓岣剖怯跋焱寥牢絊b(V)的主要因素。有机质对土壤吸附Sb(V)的促进作用只表现在锑浓度较低的体系中,而在锑浓度较高的体系中有机质的影响并不显著。(3)土壤吸附Sb(Ⅴ)的过程分为快速吸附和慢速吸附两个阶段,快速反应在70min内完成。初始浓度低(C_0=0.01mM)的条件下,Elovich方程能够很好地拟合荒地土和林地土吸附Sb(V)的动态曲线;在锑初始浓度中等(C_0=0.2mM)的条件下,荒地土原始土样和去除有机质土样均可用双常数方程得到较好拟合效果,林地土原始土样和去除有机质土壤则用Elovich方程拟合效果较好;初始浓度高(C_0=2mM)的条件下,双常数方程对荒地土吸附Sb(V)的拟合效果较好,拟一级动力学方程和拟二级动力学方程则适用于拟合林地土吸附Sb(V)的过程。(4)土壤锑的释放量和释放率均随着时间的变长而增大,浸提7天之后,原始土壤锑的释放量范围为1-6.28ug/g,去除有机质土壤锑的释放量为1.88-20.92ug/g,去除有机质土壤锑的最大释放量是原始土壤的3.3倍。说明土壤有机质能有效抑制Sb的活动性。(5)锑的释放受到了pH值的强烈影响,由于在有水环境中的锑主要以含氧阴离子的形式存在,土壤锑的释放量与体系pH值总体上呈现正相关关系,该特征尤其在pH值≥7的条件下更为明显,表明碱性环境更有利于锑的释放。研究区为典型酸雨区,其酸沉降在一定程度上可诱发锑的释放;而研究区碳酸盐岩的广泛分布,使得体系pH值在碳酸盐岩中和作用下逐渐从弱酸性向弱碱性变化,又加剧了锑的释放,增大了研究区受污染土壤锑释放的危害与风险。
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X753;X53
【图文】：

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