磷酸渣对Pb、Cd污染土壤的修复及作用机理的研究

发布时间：2017-09-15 11:12

  本文关键词：磷酸渣对Pb、Cd污染土壤的修复及作用机理的研究

  更多相关文章： 磷酸渣 铅 镉 土壤修复 作用机理

【摘要】：采用钢铁厂酸洗废弃物磷酸渣为原料,对重金属铅镉污染土壤的修复进行了研究,旨在拓宽磷酸渣的综合利用途径。主要研究内容和研究结果如下：(1)对磷酸渣进行了XRD、XRF分析,结果表明磷酸渣主要成分为FePO4 · 2H2O;毒性浸出(TCLP)试验研究结果表明：磷酸渣中浸出的重金属浓度均低于USEPA规定值,因此不属于具有浸出毒性的危险废物,可以将其应用到后续实验当中。(2)利用磷酸渣修复铅镉污染土壤,研究了土壤中投加磷酸渣后铅镉形态的变化,探讨了磷酸渣不同投加量对土壤中铅镉毒性浸出的影响,通过测定土壤基本理化性质,如pH、电导率(EC)、阳离子交换量(CEC)等,评价了磷酸渣对铅镉污染土壤的修复效果。研究结果表明：在土壤理化性质方面,磷酸渣的投加对土壤pH的影响不大,不会导致土壤酸碱度有突出的变化；磷酸渣的投加会引起土壤EC的增加,但增加范围较小；在实验条件下,随着磷酸渣投加量增加,铅镉污染土壤CEC值均增加,这说明磷酸渣的投加有利于改善土壤保肥力,更有利于植物生长。磷酸渣的投加降低了土壤铅镉的浸出毒性,当投加量分别大于5%和20%时,铅镉毒性浸出浓度分别降低到EPA TCLP标准值以下；通过五步提取可知,随着磷酸渣投加量的增加,铅镉残渣态含量逐渐增加,说明磷酸渣的投加使土壤中的铅镉得到了有效的固定,铅镉污染土壤得到了有效的修复。此外通过实验可知,磷酸渣对铅污染土壤的修复效果好于镉污染土壤,因此将磷酸渣应用到铅污染土壤中具有广阔的前景。(3)以静态实验为基础,分别从溶液初始pH、吸附动力学、等温线以及热力学等方面系统研究了磷酸渣对重金属铅镉在溶液中的吸附特性,探究作用机理。动力学研究结果表明,实验数据与伪二级动力学模型具有良好的相关性,相关系数均为0.9999,表明这两种吸附过程均是以化学反应为主导的吸附过程；铅镉在磷酸渣上的吸附平衡符合Langmuir等温线模型,表明在吸附过程中磷酸渣表面主要发生均相反应,从Langumuir公式中计算得磷酸渣对铅镉的最大吸附容量分别为151.52 mg/g、51.70 mg/g;热力学研究表明两种吸附过程均是可自发进行的吸热过程；通过XRD、SEM-EDS等方法对比分析铅镉吸附前后磷酸渣成分与形貌的变化,并进一步阐述主要的吸附机理,发现磷酸渣与镉主要作用机理为镉与磷酸渣晶体中铁发生了离子交换,而对于铅则是磷酸渣先溶解,进而形成Pb3(PO4)2与Pb5(PO4)3OH。研究结果不仅为磷酸渣的处理处置提供了新途径,同时为修复Pb、Cd污染土壤提供了一条新方法。符合“以废治废”的环保理念。
【关键词】：磷酸渣 铅 镉 土壤修复 作用机理
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X53
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-21
• 1.1 土壤重金属污染研究背景11-15
• 1.1.1 土壤重金属污染现状11
• 1.1.2 土壤重金属污染来源11-13
• 1.1.3 土壤重金属污染危害及特点13-14
• 1.1.4 重金属污染土壤的修复方法14-15
• 1.2 水体重金属污染研究背景15-18
• 1.2.1 水体重金属污染现状15
• 1.2.2 水体重金属污染来源15-16
• 1.2.3 水体重金属污染危害及特点16
• 1.2.4 重金属污染水体的修复方法16-18
• 1.3 磷酸渣研究背景18-19
• 1.3.1 磷酸渣来源18-19
• 1.3.2 磷酸盐在环境领域中的应用19
• 1.4 本课题的研究内容及意义19-21
• 1.4.1 本课题的研究内容19-20
• 1.4.2 本课题的意义20
• 1.4.3 研究技术路线20-21
• 2 磷酸渣修复Pb、Cd污染土壤的研究21-34
• 2.1 实验材料21-22
• 2.1.1 供试土壤21
• 2.1.2 磷酸渣21
• 2.1.3 实验药品和设备21-22
• 2.2 实验方法22-23
• 2.2.1 磷酸渣毒性浸出(TCLP)试验22
• 2.2.2 Pb、Cd污染土壤修复实验22-23
• 2.3 分析测试方法23-25
• 2.3.1 土壤理化性质的测定23-24
• 2.3.2 土壤中Pb、Cd含量测定24-25
• 2.3.3 土壤Pb、Cd TCLP含量测定25
• 2.3.4 电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)测定重金属浓度分析25
• 2.4 实验结果分析25-32
• 2.4.1 磷酸渣元素含量分析26
• 2.4.2 磷酸渣潜在环境风险评价26
• 2.4.3 修复后土壤pH变化26-27
• 2.4.4 修复后土壤EC变化27-28
• 2.4.5 修复后土壤CEC变化28-29
• 2.4.6 修复后土壤Pb、Cd TCLP变化29-30
• 2.4.7 修复后土壤Pb、Cd形态变化30-32
• 2.5 本章小结32-34
• 3 磷酸渣与Pb、Cd作用机理的研究34-51
• 3.1 实验材料34-35
• 3.1.1 磷酸渣34
• 3.1.2 Pb~(2+)、Cd~(2+)溶液的配制34
• 3.1.3 实验药品和设备34-35
• 3.2 实验方法35
• 3.3 计算方法35-36
• 3.4 分析测试方法36
• 3.4.1 X射线衍射(XRD)分析36
• 3.4.2 扫描电子显微镜-能谱(SEM-EDS)分析36
• 3.4.3 电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)测定重金属浓度分析36
• 3.5 实验结果分析36-49
• 3.5.1 不同初始pH值对吸附的影响36-38
• 3.5.2 吸附动力学研究38-41
• 3.5.3 吸附等温线研究41-45
• 3.5.4 吸附热力学研究45-46
• 3.5.5 吸附机理研究46-47
• 3.5.6 吸附后溶液中PO_4~(3-)浓度47-49
• 3.6 本章小结49-51
• 4 磷酸渣在Pb污染废水中的应用51-55
• 4.1 实验材料51-52
• 4.1.1 磷酸渣51
• 4.1.2 重金属污染废水51
• 4.1.3 实验药品和设备51-52
• 4.2 实验方法52
• 4.3 实验结果分析52-53
• 4.4 本章小结53-55
• 5 结论与展望55-57
• 5.1 实验结论55
• 5.2 建议及展望55-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-64
• 附录64

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 文一;;防止农药污染土壤的措施[J];资源开发与保护;1986年02期

2 ;英国拟制定持续保护土壤的政策[J];中国环境科学;1996年06期

3 K·西莫查,王荣生,李长根;净化污染土壤的新的有效技术[J];国外金属矿选矿;2001年02期

4 陈五一;防治化学农药污染土壤的措施[J];农村经济与技术;2001年08期

5 魏杰;试论茶园污染土壤的修复[J];茶叶机械杂志;2002年01期

6 李彬,李培军,王晶,张海荣,杨桂芬;污染土壤毒性研究方法进展[J];环境污染治理技术与设备;2003年05期

7 刘宛,李培军,周启星,孙铁珩;污染土壤的生物标记物研究进展[J];生态学杂志;2004年05期

8 刘雪梅,杨传贵;污染土壤现场矫治的“新方法”[J];世界环境;2004年05期

9 刘云涛;污染土壤无害化处理的几种方法及应用[J];内蒙古石油化工;2004年06期

10 陆小成;陈露洪;毕树平;郑正;;污染土壤电动修复及供能方式研究进展[J];污染防治技术;2004年03期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 孙青;唐景春;;胜利油田污染土壤的生态毒性评价[A];第三届全国农业环境科学学术研讨会论文集[C];2009年

2 管英强;王新明;姚宗中;崔新玲;呙畅;;德国化学战剂污染土壤处理技术[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集（下）[C];2011年

3 张慧;党志;易筱筠;杨琛;;玉米修复芘污染土壤的初步研究[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年

4 谢正苗;王碧玲;孙叶芳;李静;田兆君;;含磷物质修复铅污染土壤[A];第三届全国环境化学学术大会论文集[C];2005年

5 杨利芝;徐宏勇;刘勇弟;蔡兰坤;;生物泥浆反应器法修复污染土壤的强化手段[A];上海市化学化工学会2007年度学术年会论文摘要集[C];2007年

6 万小岗;王巍;习成成;;铀污染土壤淋洗去污实验研究[A];中国核学会核化工分会放射性三废处理、处置专业委员会学术交流会论文集[C];2011年

7 杨娟娟;魏成熙;孙海涛;;铅污染土壤有机肥对土壤酶活性的影响[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年

8 谢正苗;王碧玲;;氯和磷联合修复矿渣污染土壤的机理[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年

9 孙铁珩;;环境土壤与污染土壤生态修复[A];中国土壤学会第十次全国会员代表大会暨第五届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会论文集（面向农业与环境的土壤科学综述篇）[C];2004年

10 张彦;;城市污染土壤环境影响评价及治理方法的探讨——房地产开发土地土壤污染案例分析[A];2007中国环境科学学会学术年会优秀论文集（上卷）[C];2007年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 记者 王晓军;我市开始对污染土壤进行“治疗”[N];重庆日报;2008年

2 记者 周强 通讯员 邵兰芳 麻哲;采油污染土壤复耕成现实[N];中国国土资源报;2012年

3 ;日本核污染土壤运美[N];新华每日电讯;2005年

4 记者 班健;清理污染土壤有良方[N];中国环境报;2007年

5 记者　李惠子 俞铮;我科学家利用蜈蚣草大规模修复污染土壤[N];新华每日电讯;2006年

6 本报记者 孙蔚;北京车铁匠营限价地污染土壤将被挖走焚烧[N];中国消费者报;2007年

7 佚名;用法律条文“圈定”污染土壤责任[N];中国改革报;2012年

8 首席记者 李晓;修复污染土壤护生态[N];苏州日报;2014年

9 林华;给被污染土壤“排毒”刻不容缓[N];中国审计报;2014年

10 本报记者 陶小康;仅用“刮骨疗毒”法是远远不够的[N];中国化工报;2007年

中国博士学位论文全文数据库 前9条

1 王碧玲;含磷物质修复铅锌矿污染土壤的机理和技术[D];浙江大学;2008年

2 林莉;典型化工污染土壤的微修复技术研究[D];华中科技大学;2010年

3 周际海;线虫与微生物相互作用及其对污染土壤扑草净降解影响的研究[D];南京农业大学;2011年

4 万金忠;有机氯杀虫剂污染土壤的化学淋洗修复研究[D];华中科技大学;2011年

5 何炜;汽油和柴油污染土壤通风修复试验研究[D];中国地质大学（北京）;2007年

6 谯华;TNT污染土壤的生物泥浆反应器修复机理研究[D];浙江大学;2011年

7 于彩莲;生长调节剂强化龙葵修复镉污染土壤能力的研究[D];哈尔滨理工大学;2011年

8 崔卫华;汽油污染土壤的SVE修复方法研究[D];中国地质大学（北京）;2007年

9 高霏;二硝基二甲苯污染土壤和地下水的修复实验研究[D];中国地质大学（北京）;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 金玉;纳米羟基磷(?)石与黑麦草联合修复铅污染土壤的研究[D];河北大学;2015年

2 王效国;大豆、龙葵单作和间作对镉、芘污染土壤的修复[D];西北农林科技大学;2015年

3 施秋伶;有机螯合剂和生物表面活性剂联合淋洗污染土壤中的Pb、Cd[D];西南大学;2015年

4 侯鹤天;钙铝LDH协同电动修复污染土壤体系中铬的迁移与转化的研究[D];上海大学;2015年

5 仲洋洋;电动力修复Pb污染土壤的实验研究[D];中国矿业大学;2015年

6 马晨晨;不锈钢尾渣修复剂对铅污染土壤的作用效果研究[D];山西大学;2015年

7 孙崇凤;可降解表面活性剂增效洗脱污染土壤中二氯苯的研究[D];山西大学;2015年

8 杨旭明;表面活性剂对受“得克隆”（Dechlorane Plus）污染环境的增效修复机制研究[D];湖南科技大学;2015年

9 田会阳;河南省铅冶炼污染土壤的处理和利用研究[D];河南工业大学;2015年

10 吴鹏;机械化学法处理高浓度滴滴涕污染土壤的初步研究[D];天津大学;2014年

，

本文编号：856173