铁系物还原稳定技术在铬污染土壤修复中的应用研究

发布时间：2020-08-26 19:45

【摘要】：本文以浙江东北部某制革污泥填埋堆场土壤为研究对象,对土壤总铬和六价铬污染做了系统的调查研究。选择化学还原和稳定化技术联用对污染土壤进行修复。设计实验研究硫化亚铁、硫酸亚铁、四氧化三铁和纳米零价铁四种还原剂对土壤六价铬的去除效果,优化实验条件,探究各还原剂最适的投加量、反应pH、初始含水率和反应时间。同时结合石英砂、高岭土和石灰石三种稳定剂对土壤进行稳定化处理,分析土壤中六价铬、浸出液总铬和六价铬处理效果,得出最适合的还原稳定化方案。主要结论如下:(1)用硫化亚铁、硫酸亚铁、四氧化三铁和纳米零价铁四种还原剂处理铬污染土壤,实验结果表明,对六价铬的还原效率由高到低为硫酸亚铁纳米零价铁四氧化三铁硫化亚铁。其中四氧化三铁和硫化亚铁在投加摩尔比为3时达到效率最大,硫酸亚铁和纳米零价铁在投加摩尔比为5时达到效率最大。反应时间上,硫酸亚铁、硫化亚铁和四氧化三铁在第一天还原效率就达到最大,纳米零价铁还原效率在第三天达到最大。通过添加稀盐酸降低土壤pH,对纳米零价铁影响最大,还原效率从pH=6.2时的59.4%增加到pH=5.4时的91.8%,四氧化三铁、硫酸亚铁和硫化亚铁提升比较小,分别从6.4%增加到16.5%%,从85.8%增加到了 93.9%%和从5.5%增加到了12.8%。纳米零价铁还原效率随着含水率增加而增加,硫酸亚铁还原效率增加不明显。(2)利用石英砂、高岭土和石灰石这三种稳定剂与上述还原剂进行联用修复铬污染土壤。对土壤浸出液中总铬和六价铬的去除效果均是高岭土石灰石石英砂。纳米零价铁-石英砂和纳米零价铁-高岭土联用有较好的土壤六价铬还原效率,除1 0%高岭土实验组以外,其余实验土壤六价铬浓度均在《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准》(试行)(GB36600-2018)中第一类用地的风险管制值30mg/kg以下。与此同时,硫酸亚铁+10%石灰石,纳米零价铁+1 0%石灰石和纳米零价铁+20%石灰石和高岭土实验全组浸出液全部符合《危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)中总铬15mg/L和六价铬5mg/L标准。综上,本次修复在摩尔比为5的纳米零价铁,pH为5.4,初始含水率为80%条件下还原后再用质量比为20%的高岭土稳定,修复达到预期目标。但此实验组中土壤pH从7.6降至6.3,有机质含量从2.8%降至2.1%,说明修复过程对土壤理化性质有一定影响。(3)对修复前后的土壤铬形态分析发现,修复前后土壤可交换态和碳酸盐结合态的铬减少,残渣态铬增加。硫酸亚铁还原剂能使土壤中的铁锰氧化物结合态含量增加,纳米零价铁还原剂则使铁锰氧化物结合态减少。且石灰石作为稳定剂会明显影响有机质结合态的含量。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X53
【图文】：

．．表２．３．５浸出毒性鉴别标准值ｍｇ／Ｌ逡逑Ｔａｂｌｅ２．３．５邋Ｌｅａｃｈｉｎｇ邋ｔｏｘｉｃｉｔｙ邋ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ邋ｓｔａｎｄａｒｄ邋ｖａｌｕｅ逡逑危害成分项目逦浸出液中危害浓度限值逦’逡逑总铬逦１５逡逑逦六价络逦５逦逡逑制革污泥堆场土壤铬污染特征逡逑．１制革污泥堆场土壤基本理化性质逡逑表２．３．６污染土壤基本理化性质逡逑Ｔａｂｌｅ２．３．６邋Ｂａｓｉｃ邋ｐｈｙｓｉｃａｌ邋ａｎｄ邋ｃｈｅｍｉｃａｌ邋ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ邋ｏｆ邋ｃｏｎｔｉｉｍｉｎａｔｅｄ邋ｓｏｉｌ逡逑含水率／ｐ／。逦ｐＨ逦有机质／％＾逡逑污染土壤逦３９±丨６逦８．６±０．４逦３．０±０．２逡逑２．２制革污泥堆场铬污染特征逡逑制革污泥堆场共计布设３５个监测点位，采样深度３ｍ－７ｍ不等，总计个土壤样品。检测结果如下：逡逑

图３．３．丨还原剂投加摩尔比对还原效率的影响图逡逑Ｆｉｇ．３．３．１邋Ｅｆｆｅｃｔ邋ｏｆ邋ｍｏｌａｒ邋ｒａｔｉｏ邋ｏｆ邋ｒｅｄｕｃｉｎｇ邋ａｇｅｎｔ邋ｏｎ邋ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ邋ｃｔＴｉｃｉｅｎｃｙ逡逑由图３．３．１可知，四种还原剂中，硫酸亚铁对土壤中六价铬的还原效果最种还原剂对六价铬的还原能力依次是硫酸亚铁＞纳米零价铁＞四氧化三铁亚铁。四种还原剂最高的去除率依次是８８．７５°／。，４８．３６％，邋９．２３％和５．９２％还原剂中只有硫酸亚铁对六价铬的去除率相对较高，超过了邋５０％，纳米零除率接近５０％，四氧化三铁和硫化亚铁的去除率非常低。这可能是由于四铁和硫化亚铁都是颗粒状固体，比表面积比较小，在土壤中与六价铬接触，造成反应效率的低下，另一方面，四氧化三铁和硫化亚铁本身还原能力，其还原六价铬的机理主要是通过环境中的微生物以及合适的环境性质缓六价铬还原成三价铬〖６８】。纳米零价铁是重金属污染修复的热门方向，马少制备纳米零价铁铜双金属，在ｐＨ＝７，温度为３０°Ｃ初始条件下，在１０分

图３．３．２各还原剂还原土壤六价铬随时间变化图逡逑Ｆｉｇ．３．３．２邋Ｔｉｍｅ－ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ邋Ｃｈａｒｔ邋ｏｆ邋Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋Ｃｒ（Ｖ邋Ｉ）邋ｉｎ邋Ｓｏｉｌ逡逑由图３．３．２所示，四种还原剂还原效率随时间都有所提升，且增速缓。其中硫化亚铁和四氧化三铁反应效率随时间的增加提升较小。说明两者始的１２ｈ就已经基本反应完全，较差的迁移性使其无法

本文编号：2805610