不同改性蒙脱土的制备及其对土壤重金属的稳定化作用研究

发布时间：2017-03-21 01:03

  本文关键词：不同改性蒙脱土的制备及其对土壤重金属的稳定化作用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：稳定化技术是土壤重金属污染修复的主要技术,稳定化材料是影响处理效果的关键因素。高效的、低廉的稳定化处理材料,既能提高对土壤中重金属的稳定化效果,又能有效地降低修复工程的费用。本论文以天然蒙脱土为材料,采用酸、热、有机和无机等改性方法进行改性,制备了不同的蒙脱土改性材料,对其结构和性能进行了测试。在此基础上,利用模拟土壤研究了三类改性蒙脱土对土壤中重金属的稳定化处理效果。首先将蒙脱土进行提纯、分离及钠基化改性,获得高反应活性的钠基化蒙脱土,然后采用酸、热、有机和无机等多种改性方法对钠基化蒙脱土进行改性。利用X衍射射线仪(XRD)、红外光谱仪(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、比表面积测定仪(BET)、Zeta电位仪等对所制备的改性蒙脱土的结构、比面积、表面电荷等进行测试和表征。结果显示：(1)蒙脱土经过酸、热、有机和无机等方法改性后均出现特征峰,层间距发生变化,表明改性成功；(2)有机改性后的蒙脱土,特别是十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)改性后的蒙脱土,层间距增大、膨胀明显、表面平滑；比表面积变小；随HDTMA改性量增加,改性蒙脱土表面电荷由负变正；(3)Al柱撑改性蒙脱土的比表面积增大、表面电荷变化明显；(4)Fe-Al柱撑改性蒙脱土的柱撑结构明显,层状结构剥离分解成薄晶片,随Fe含量增加,比表面呈现先增大后减小的趋势。HDTMA改性蒙脱土的稳定化实验表明：(1)HDTMA改性剂用量为蒙脱土阳离子交换量(CEC)的2倍时,改性蒙脱土对土壤中Cr(Ⅵ)的稳定化率均超过95%； (2)HDTMA改性蒙脱土对Cr(Ⅵ)稳定化机理主要是交换性吸附作用。Al柱撑改性蒙脱土的稳定化实验表明：(1)羟基铝(ALOH)柱撑改性蒙脱土对土壤中Cr(Ⅵ)的稳定化率高达70%,而铝聚合体(Al13)和热改性的铝聚合体(H-Al13)蒙脱土对Cr(Ⅵ)的稳定化率分别为18%、16%；(2)三种Al柱撑改性材料对阳离子型重金属的稳定化效果由高到低顺序为：H-Al13 Al13ALOH,其中H-Al13、Al13和ALOH对镍的稳定化处理率分别为80%、72%、32%,对铜的稳定化率分别为75%、65%、24%,对锌的定化处理率分别为69%、43%、18%,而对镉的稳定化率则分别为3%、2%、1%。Fe-Al柱撑改性蒙脱土的稳定化实验表明：(1)Fe-Al柱撑改性能显著提高蒙脱土的稳定化处理效果,对Ni、Cr、Zn、Cd和Cu的稳定化效果相对于钠化蒙脱土分别提高了890%、600%、100%、90%和80%;(2)热处理可有效提高Fe-Al柱撑改性蒙脱土对土壤重金属的稳定化效果,经300℃焙烧后Fe-Al柱撑改性蒙脱土,其结构被破坏,表面出现较多孔隙。
【关键词】：蒙脱土 HDTMA改性 Al改性 Fe-Al柱撑 重金属稳定化
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X53
【目录】：

• 搞要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 土壤重金属污染10-11
• 1.2 土壤重金属修复的主要技术及材料11-13
• 1.2.1 土壤重金属稳定化修复技术11
• 1.2.2 稳定化修复材料11-13
• 1.2.3 蒙脱土改性材料13
• 1.3 蒙脱土及其改性方法13-17
• 1.3.1 蒙脱土的结构14-15
• 1.3.2 蒙脱土改性方法15-17
• 1.3.3 改性蒙脱土的应用17
• 1.4 论文研究目的及意义17-18
• 1.5 研究内容及技术路线18-20
• 1.5.1 研究内容18-19
• 1.5.2 技术路线19-20
• 第2章 不同蒙脱土改性材料的制备及筛选20-44
• 2.1 材料与方法20-26
• 2.1.1 试剂与仪器20-21
• 2.1.2 改性蒙脱土材料的制备21-22
• 2.1.3 材料表征22-24
• 2.1.4 污染土壤样品的配制24-25
• 2.1.5 稳定化实验25
• 2.1.6 毒性浸出实验(TCLP)25
• 2.1.7 重金属的检测方法25
• 2.1.8 土壤背景值检测方法25-26
• 2.2 结果与讨论26-42
• 2.2.1 土壤环境背景值检测26-28
• 2.2.2 蒙脱土材料的表征28-40
• 2.2.3 浸出实验40-41
• 2.2.4 不同改性蒙脱土材料对不同重金属的稳定化效果41-42
• 2.3 本章小结42-44
• 第3章 HDTMA改性蒙脱土对土壤中铬的吸附稳定化研究44-55
• 3.1 实验条件44-45
• 3.2 结果与讨论45-53
• 3.2.1 改性材料表征结果45-49
• 3.2.2 含铬水溶液模拟实验49
• 3.2.3 HDTMA改性蒙脱土对铬污染土壤的稳定化结果评估49-52
• 3.2.4 HDTMA改性蒙脱土的作用机制52-53
• 3.3 本章小结53-55
• 第4章 铝改性蒙脱土对土壤中重金属的吸附稳定化实验55-69
• 4.1 实验条件55
• 4.2 结果与讨论55-67
• 4.2.1 铝改性材料的红外光谱表征(FTIR)表征结果55-56
• 4.2.2 X衍射射线表征结果56-57
• 4.2.3 扫描电镜结果分析57-58
• 4.2.4 不同铝改性蒙脱土的BET、CEC及Zeta电位分析58
• 4.2.5 铝改性蒙脱土对水溶液中重金属的吸附效果分析58-62
• 4.2.6 铝改性材料对重金属污染土壤的稳定化效果评估62-67
• 4.3 本章小结67-69
• 第5章 Fe-Al柱撑蒙脱土对土壤中重金属吸附稳定化实验69-84
• 5.1 实验条件69-70
• 5.1.1 铁铝柱撑剂制备69-70
• 5.1.2 铁铝柱撑材料合成70
• 5.2 结果与讨论70-82
• 5.2.1 Fe-Al改性材料表征结果70-74
• 5.2.2 Fe-Al材料对重金属水溶液模拟实验74-78
• 5.2.3 Fe-Al改性蒙脱土对重金属污染土壤的稳定化结果评估78-82
• 5.3 本章小结82-84
• 第6章 结论与展望84-86
• 6.1 结论84
• 6.2 展望84-86
• 参考文献86-92
• 致谢92-93
• 攻读硕士学位期间科研成果93

【参考文献】

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