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湖泊沉积物中重金属污染分析及固化剂研究

发布时间:2017-09-11 09:09

  本文关键词:湖泊沉积物中重金属污染分析及固化剂研究


  更多相关文章: 重金属 沸石 壳聚糖 吸附 固化剂


【摘要】:本文围绕重金属污染问题而展开。基于湖泊沉积物重金属污染及沸石、壳聚糖在重金属治理领域的应用现状,结合沸石、壳聚糖性能优势,制备沸石负载壳聚糖类复合物,并对其进行表征,研究其吸附性能及对沉积物中重金属离子的固化作用。本文的研究内容主要有以下3个部分。1.采集湖北省三个不同类型湖泊沉积物柱状样,测定其Cr、Cu、Ni、Zn、Pb、Cd含量,分析各重金属垂直分布特征,同时运用地积累指数法和潜在生态风险指数法对重金属污染历程进行分析。结果表明,湖泊重金属污染表现为市内湖泊高于城郊湖泊,城郊湖泊高于远郊湖泊,与人类活动强度影响相一致;湖泊受到一定污染的某些重金属元素含量均表现出上层中层底层的分布特征;地积累指数表明Cd最容易污染累积,Cr、Ni累积最小,其它元素均有轻微累积;除Cd外各重金属元素生态风险均较低,潜在生态风险评价结果为:海口湖东湖涨渡湖,其原因主要为海口湖Cd潜在生态风险指数贡献率远高于其它二湖。2.利用沸石、壳聚糖合成沸石负载壳聚糖交联复合物,并在其基础上进行化学接枝改性,生成对重金属有固定作用的ZCTS-A、ZCTS-B、ZCTS-C。通过FTIR及XRD等方法对合成产物进行表征,图谱显示壳聚糖成功负载于沸石上,并实现了良好的化学接枝。通过吸附实验考查代表产物ZCTS-B的性能,改变pH、时间、温度等吸附条件,考查ZCTS-B对重金属混合溶液中Cu~(2+)、Ni~(2+)、Pb~(2+)吸附量的变化。结果表明,ZCTS-B吸附容量相对沸石提升近10倍;其最佳吸附pH约为6;随吸附过程的进行,在2h内吸附容量增长最快,接近第一个动态吸附平衡;吸附容量在20~50℃内受温度影响较小,一般选取室温为适用吸附温度。3.分析沉积物作为土壤使用的控制标准,选用沸石及制备产物ZCTS-A、ZCTS-B、ZCTS-C作为固化剂对沉积物中重金属进行固化实验,利用醋酸缓冲溶液法进行浸取实验,考查几种物质对沉积物中Cu~(2+)、Ni~(2+)、Pb~(2+)的稳定效果。结果表明,沉积物重金属含量超过土壤环境质量标准;沸石对沉积物中重金属的固化效果最低,ZCTS-B的固化效果最为显著,合成产物相对沸石的固化作用显著提升;固化剂的添加量并不与其对沉积物中重金属的稳定化率成正比例,表明其对重金属离子并不是单一的物理或化学吸附作用。
【关键词】:重金属 沸石 壳聚糖 吸附 固化剂
【学位授予单位】:湘潭大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:X524;O647.3
【目录】:
  • 摘要4-5
  • Abstract5-9
  • 第1章 前言9-22
  • 1.1 重金属污染现状及危害9-10
  • 1.2 重金属处理方法概述10-15
  • 1.2.1 废水中重金属处理10
  • 1.2.2 沉积物污染修复10-15
  • 1.3 沸石、壳聚糖处理重金属研究现状及进展15-20
  • 1.3.1 沸石的结构特征及特性15-16
  • 1.3.2 沸石的应用领域及其处理重金属的研究现状16-17
  • 1.3.3 壳聚糖的结构及改性17-19
  • 1.3.4 壳聚糖在处理重金属中的应用19-20
  • 1.4 本文课题来源、研究的目的及意义20-22
  • 1.4.1 课题来源20
  • 1.4.2 研究意义20-21
  • 1.4.3 研究内容21-22
  • 第2章 湖泊沉积物中重金属污染现状22-32
  • 2.1 材料和方法22-24
  • 2.1.1 研究区域概况22
  • 2.1.2 样品的采集及分析方法22-23
  • 2.1.3 数据处理及分析方法23-24
  • 2.2 结果与讨论24-31
  • 2.2.1 沉积物中重金属垂直分布特征24-26
  • 2.2.2 沉积物中重金属环境质量评价26-29
  • 2.2.3 重金属受人为活动的影响29-31
  • 2.3 小结31-32
  • 第3章 新型重金属固化剂的制备32-42
  • 3.1 主要仪器和试剂32-33
  • 3.2 实验材料33
  • 3.3 实验方法33-36
  • 3.3.1 固化剂的合成路线及反应原理33-34
  • 3.3.2 固化剂的合成过程34-36
  • 3.4 固化剂结构的表征36
  • 3.4.1 红外光谱分析36
  • 3.4.2 XRD分析36
  • 3.5 固化剂吸附性能分析36-37
  • 3.5.1 吸附容量36
  • 3.5.2 介质酸度的影响36
  • 3.5.3 吸附时间的影响36-37
  • 3.5.4 吸附温度的影响37
  • 3.6 结果与讨论37-41
  • 3.6.1 红外光谱分析37-38
  • 3.6.2 XRD分析38-39
  • 3.6.3 吸附容量39
  • 3.6.4 pH对吸附量的影响39-40
  • 3.6.5 吸附时间对吸附量的影响40-41
  • 3.6.6 吸附温度对吸附量的影响41
  • 3.7 小结41-42
  • 第4章 固化剂稳定沉积物中重金属离子研究42-48
  • 4.1 材料和方法42-44
  • 4.1.1 沉积物的选择和预处理42-43
  • 4.1.2 实验试剂和仪器43
  • 4.1.3 固化实验方法的设计43
  • 4.1.4 浸提剂的配置及使用43
  • 4.1.5 沉积物使用标准43-44
  • 4.2 结果与讨论44-47
  • 4.2.1 固化效果评价方法44-45
  • 4.2.2 固化剂对Cu~(2+)的稳定效果45-46
  • 4.2.3 固化剂对Ni~(2+)的稳定效果46
  • 4.2.4 固化剂对Pb~(2+)的稳定效果46-47
  • 4.3 小结47-48
  • 第5章 结论与展望48-50
  • 5.1 结论48-49
  • 5.2 展望49-50
  • 参考文献50-56
  • 致谢56

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