凹凸棒对污泥中重金属的钝化效果及生态毒性的影响
发布时间：2022-02-14 14:46
污泥的土地利用是目前最有前景的处置方式,不仅能使污泥重新进入自然环境的物质和能量循环中,而且能改善土壤质量,促进植物生长,但污泥中重金属污染物是限制其大规模土地利用的主要因素之一。凹凸棒为链层状水合镁铝硅酸盐矿物,具有特定的纳米级晶体结构和特殊的纤维构造发育的孔道,内外比表面积大,同时具有特殊的表面电荷分布,对重金属离子具有很强的吸附性能。凹凸棒加入污泥后,通过其特殊的结构和高吸附性能可改变污泥的物理化学性质,改变污泥中重金属的化学形态,吸附-固定污泥中的重金属,从而降低污泥中的重金属的迁移性、生物有效性及生态毒性,使钝化处理后污泥在资源化土地利用时具有低环境风险。本研究利用甘肃临泽凹凸棒对兰州市七里河-安宁污水处理厂污泥中重金属进行钝化实验。通过在污泥中添加凹凸棒进行钝化培育实验,研究不同凹凸棒添加量和不同钝化培育时间对污泥的理化性质、重金属化学形态变化及生物有效性的影响,探讨污泥中重金属的钝化效果、钝化影响因素及钝化时效性;利用生物受体的毒性实验研究钝化污泥的生态毒性效应,最后通过盆栽实验考察钝化污泥土壤施用对玉米体内重金属富集的影响。研究结果可以为污泥中重金属的钝化修复提供科学依...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：113 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
污泥的基本组成
棒的性质特征凹凸棒的晶体结构及化学组成棒的层链状晶体结构于 1940 年由 Bradley 首先阐述，并得到各国研究人员棒的晶体结构示意图[72]见图 1.2。凹凸棒的理论分子式为 Mg5Si8O20（O·4H2O，它由 2：1 的层状硅酸盐单元组成，其中每个单元通过沿着一组 Si SiO4四面体连接到下一个单元，形成尺寸为约 0.37 nm×0.64 nm 的沸石状棒的化学成分以 MgO、SiO2、Al2O3为主，其中含有一定量的 MnO、TiO2、棒晶体呈针状、棒状、纤维状或者纤维聚合状，结构中存在晶格置换现象不定量的 Na+、Ca2+、Fe3+和 Al3+[74]。周杰等[75]研究人员通过电子显微分棒显微结构进行分析发现，凹凸棒主要由棒状单晶体作为基本单元结构组体通常简称为棒晶，棒晶从电镜图片可以看出呈针状，长约 0.5～1 μm，μm；由棒晶紧密平行聚集形成棒晶束；由棒晶束（也包括棒晶）间相互聚径为 0.01～0.1mm 的聚集体。通过电镜等观察凹凸棒石棒晶之间的聚集通或柴垛状。
图 3.1 七里河-安宁污水处理厂污泥红外光谱图g. 3.1 Infrared spectrum of sewsge sludge in Qilihe - Anning sewage treatm基本理化性质和材料表征 X 射线衍射图谱分析泽县板桥镇红色凹凸棒矿石样品的 X 射线衍射粉末图谱（d(40)0.447nm、d(400)0.318nm 和 d(102)1.04nm 为凹凸棒的衍射特征射峰为（400）面网的衍射。临泽板桥的凹凸棒矿石主要含还含有长石、方解石、海泡石、云母以及一些杂质矿物。通样品中各矿物组分的含量：凹凸棒石含量为 28.9%、石英含13.9%、白云石含量为 7.1%、方解石含量为 3.9%、海泡石含量%。与我国主要凹凸棒产地安徽明光和江苏盱眙的矿石 X 射产地凹凸棒矿石图谱差异显著，临泽板桥凹凸棒矿石衍射峰而且三个产地矿石最强衍射特征峰也不尽相同[82,116]，临泽矿面网，而安徽明光和江苏盱眙矿石最强衍射特征峰在（110）
【参考文献】：
期刊论文
[1]高温改性凹凸棒土钝化城市污泥中重金属研究[J]. 殷萌,刘红,刘梦佳,汪茜,张惠灵. 环境科学与技术. 2017(06)
[2]磷酸盐对污染土壤中Pb·Cd·Zn的钝化效果[J]. 陈小龙,高旭. 安徽农业科学. 2017(10)
[3]黄河湿地小白河片区优势植物重金属的富集特征[J]. 高静湉,杜方圆,李卫平,韩剑宏,王晓云,鲍交琦,樊爱萍. 农业环境科学学报. 2016(11)
[4]不同钝化剂及其组合对玉米（Zea mays）生长和吸收Pb Cd As Zn影响研究[J]. 杜彩艳,木霖,王红华,严婷婷,程在全,曾民,段宗颜,雷梅,罗红梅. 农业环境科学学报. 2016(08)
[5]凹凸棒去除水环境中典型污染物的研究进展[J]. 赵丹,高郁杰,丁辉,柯文静. 水处理技术. 2016(05)
[6]城市污泥堆肥过程中腐殖酸及重金属形态的变化[J]. 张盛华,郑凯琪,薛红波,葛骁,王守红,张家宏,封克,王小治. 江苏农业学报. 2014(06)
[7]城市污泥中重金属的去除及稳定化技术研究进展[J]. 张惠芳,孙玲,蔡申健,孙钦花. 环境工程. 2014(12)
[8]海泡石对镉-铅复合污染钝化修复效应及其土壤环境质量影响研究[J]. 孙约兵,王朋超,徐应明,孙扬,秦旭,赵立杰,王林,梁学峰. 环境科学. 2014(12)
[9]土施和喷施锌肥对镉低积累油菜吸收镉的影响[J]. 董如茵,徐应明,王林,赵明阳,梁学峰,孙约兵. 环境科学学报. 2015(08)
[10]Cr6+对3种玉米品种的生理特性影响[J]. 马溪平,李鲜珠,沈玉冰,李万龙,张宏亮,王迪,徐成斌. 生态环境学报. 2014(09)
博士论文
[1]热处理凹凸棒石结构、物性演化及其对磷的吸附作用[D]. 谢晶晶.合肥工业大学 2013
[2]城市污泥在科尔沁沙地土壤改良中的应用及风险分析[D]. 李霞.湖南农业大学 2013
[3]胡敏酸氧化还原特性及其对汞非生物还原过程的影响研究[D]. 江韬.西南大学 2012
[4]杨凌城市污泥高效好氧堆肥研究[D]. 康军.西北农林科技大学 2012
[5]污水厂污泥中重金属脱除技术及污泥特性变化的研究[D]. 涂剑成.哈尔滨工业大学 2011
[6]印染污泥的生态治理[D]. 李晓阁.东华大学 2009
[7]城市污泥堆肥资源化过程与污染物控制机理研究[D]. 花莉.浙江大学 2008
[8]城市污泥中污染物的化学形态分析研究[D]. 田冬梅.华东师范大学 2006
[9]锌胁迫下不同植物及品种根际效应及锌积累机理研究[D]. 徐卫红.武汉大学 2005
[10]苏皖凹凸棒石粘土纳米尺度矿物学及地球化学[D]. 陈天虎.合肥工业大学 2003
硕士论文
[1]凹凸棒石对重金属镉的吸附和毒性缓解效应研究[D]. 王荐.南京信息工程大学 2016
[2]改性沸石、膨润土对重金属离子的吸附性能研究[D]. 姜佳慧.山东建筑大学 2016
[3]有机质和凹凸棒对土壤中Cd生物有效性的影响[D]. 张锋杰.兰州交通大学 2016
[4]城镇污水处理厂污泥中重金属含量及化学形态研究[D]. 安米基.成都理工大学 2015
[5]城市污泥资源化利用对土壤及植物的影响研究[D]. 钟承辰.西北农林科技大学 2015
[6]污泥干化特性及焚烧处理研究[D]. 钱炜.华南理工大学 2014
[7]凹凸棒对污泥中重金属的钝化作用及生态毒性的影响[D]. 刘丽莉.兰州交通大学 2014
[8]纯化凹凸棒对污泥中重金属的钝化作用研究[D]. 刘辉.兰州交通大学 2014
[9]添加热改性凹凸棒对污泥中重金属钝化效果的研究[D]. 白天宇.兰州交通大学 2014
[10]污泥与菇渣好氧堆肥及其施用土壤—植物效应研究[D]. 王瀚起.南京林业大学 2013
本文编号：3624755
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：113 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
污泥的基本组成
棒的性质特征凹凸棒的晶体结构及化学组成棒的层链状晶体结构于 1940 年由 Bradley 首先阐述，并得到各国研究人员棒的晶体结构示意图[72]见图 1.2。凹凸棒的理论分子式为 Mg5Si8O20（O·4H2O，它由 2：1 的层状硅酸盐单元组成，其中每个单元通过沿着一组 Si SiO4四面体连接到下一个单元，形成尺寸为约 0.37 nm×0.64 nm 的沸石状棒的化学成分以 MgO、SiO2、Al2O3为主，其中含有一定量的 MnO、TiO2、棒晶体呈针状、棒状、纤维状或者纤维聚合状，结构中存在晶格置换现象不定量的 Na+、Ca2+、Fe3+和 Al3+[74]。周杰等[75]研究人员通过电子显微分棒显微结构进行分析发现，凹凸棒主要由棒状单晶体作为基本单元结构组体通常简称为棒晶，棒晶从电镜图片可以看出呈针状，长约 0.5～1 μm，μm；由棒晶紧密平行聚集形成棒晶束；由棒晶束（也包括棒晶）间相互聚径为 0.01～0.1mm 的聚集体。通过电镜等观察凹凸棒石棒晶之间的聚集通或柴垛状。
图 3.1 七里河-安宁污水处理厂污泥红外光谱图g. 3.1 Infrared spectrum of sewsge sludge in Qilihe - Anning sewage treatm基本理化性质和材料表征 X 射线衍射图谱分析泽县板桥镇红色凹凸棒矿石样品的 X 射线衍射粉末图谱（d(40)0.447nm、d(400)0.318nm 和 d(102)1.04nm 为凹凸棒的衍射特征射峰为（400）面网的衍射。临泽板桥的凹凸棒矿石主要含还含有长石、方解石、海泡石、云母以及一些杂质矿物。通样品中各矿物组分的含量：凹凸棒石含量为 28.9%、石英含13.9%、白云石含量为 7.1%、方解石含量为 3.9%、海泡石含量%。与我国主要凹凸棒产地安徽明光和江苏盱眙的矿石 X 射产地凹凸棒矿石图谱差异显著，临泽板桥凹凸棒矿石衍射峰而且三个产地矿石最强衍射特征峰也不尽相同[82,116]，临泽矿面网，而安徽明光和江苏盱眙矿石最强衍射特征峰在（110）
【参考文献】：
期刊论文
[1]高温改性凹凸棒土钝化城市污泥中重金属研究[J]. 殷萌,刘红,刘梦佳,汪茜,张惠灵. 环境科学与技术. 2017(06)
[2]磷酸盐对污染土壤中Pb·Cd·Zn的钝化效果[J]. 陈小龙,高旭. 安徽农业科学. 2017(10)
[3]黄河湿地小白河片区优势植物重金属的富集特征[J]. 高静湉,杜方圆,李卫平,韩剑宏,王晓云,鲍交琦,樊爱萍. 农业环境科学学报. 2016(11)
[4]不同钝化剂及其组合对玉米（Zea mays）生长和吸收Pb Cd As Zn影响研究[J]. 杜彩艳,木霖,王红华,严婷婷,程在全,曾民,段宗颜,雷梅,罗红梅. 农业环境科学学报. 2016(08)
[5]凹凸棒去除水环境中典型污染物的研究进展[J]. 赵丹,高郁杰,丁辉,柯文静. 水处理技术. 2016(05)
[6]城市污泥堆肥过程中腐殖酸及重金属形态的变化[J]. 张盛华,郑凯琪,薛红波,葛骁,王守红,张家宏,封克,王小治. 江苏农业学报. 2014(06)
[7]城市污泥中重金属的去除及稳定化技术研究进展[J]. 张惠芳,孙玲,蔡申健,孙钦花. 环境工程. 2014(12)
[8]海泡石对镉-铅复合污染钝化修复效应及其土壤环境质量影响研究[J]. 孙约兵,王朋超,徐应明,孙扬,秦旭,赵立杰,王林,梁学峰. 环境科学. 2014(12)
[9]土施和喷施锌肥对镉低积累油菜吸收镉的影响[J]. 董如茵,徐应明,王林,赵明阳,梁学峰,孙约兵. 环境科学学报. 2015(08)
[10]Cr6+对3种玉米品种的生理特性影响[J]. 马溪平,李鲜珠,沈玉冰,李万龙,张宏亮,王迪,徐成斌. 生态环境学报. 2014(09)
博士论文
[1]热处理凹凸棒石结构、物性演化及其对磷的吸附作用[D]. 谢晶晶.合肥工业大学 2013
[2]城市污泥在科尔沁沙地土壤改良中的应用及风险分析[D]. 李霞.湖南农业大学 2013
[3]胡敏酸氧化还原特性及其对汞非生物还原过程的影响研究[D]. 江韬.西南大学 2012
[4]杨凌城市污泥高效好氧堆肥研究[D]. 康军.西北农林科技大学 2012
[5]污水厂污泥中重金属脱除技术及污泥特性变化的研究[D]. 涂剑成.哈尔滨工业大学 2011
[6]印染污泥的生态治理[D]. 李晓阁.东华大学 2009
[7]城市污泥堆肥资源化过程与污染物控制机理研究[D]. 花莉.浙江大学 2008
[8]城市污泥中污染物的化学形态分析研究[D]. 田冬梅.华东师范大学 2006
[9]锌胁迫下不同植物及品种根际效应及锌积累机理研究[D]. 徐卫红.武汉大学 2005
[10]苏皖凹凸棒石粘土纳米尺度矿物学及地球化学[D]. 陈天虎.合肥工业大学 2003
硕士论文
[1]凹凸棒石对重金属镉的吸附和毒性缓解效应研究[D]. 王荐.南京信息工程大学 2016
[2]改性沸石、膨润土对重金属离子的吸附性能研究[D]. 姜佳慧.山东建筑大学 2016
[3]有机质和凹凸棒对土壤中Cd生物有效性的影响[D]. 张锋杰.兰州交通大学 2016
[4]城镇污水处理厂污泥中重金属含量及化学形态研究[D]. 安米基.成都理工大学 2015
[5]城市污泥资源化利用对土壤及植物的影响研究[D]. 钟承辰.西北农林科技大学 2015
[6]污泥干化特性及焚烧处理研究[D]. 钱炜.华南理工大学 2014
[7]凹凸棒对污泥中重金属的钝化作用及生态毒性的影响[D]. 刘丽莉.兰州交通大学 2014
[8]纯化凹凸棒对污泥中重金属的钝化作用研究[D]. 刘辉.兰州交通大学 2014
[9]添加热改性凹凸棒对污泥中重金属钝化效果的研究[D]. 白天宇.兰州交通大学 2014
[10]污泥与菇渣好氧堆肥及其施用土壤—植物效应研究[D]. 王瀚起.南京林业大学 2013
本文编号：3624755
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