乙二胺四乙酸二钠、柠檬酸与茶皂素修复铅污染土壤效果研究

发布时间：2017-08-22 03:36

  本文关键词：乙二胺四乙酸二钠、柠檬酸与茶皂素修复铅污染土壤效果研究

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【摘要】：本文首先以广州大学城中心湖旁一原始土为条件实验对象,于实验室模拟出高浓度铅污染土壤,测定其土壤理化性质及各形态铅含量。然后选择乙二胺四乙酸二钠(Na2EDTA).柠檬酸与茶皂素进行淋洗实验,得出包括反应时间、反应pH、淋洗剂浓度、复配比等淋洗修复的最佳条件,合理优化修复方案。最后采集韶关翁源上坝村污染土壤,采用确定的最佳淋洗条件,对该土样进行淋洗修复,观察三种淋洗剂对实际铅污染土壤的修复效果。该研究结果对土壤重金属污染的综合治理具有一定的参考价值。本文的主要研究结果有：1.广州大学城条件实验土壤为红壤,土壤Pb初始含量为：141.513 mg/kg,土壤pH为4.56,有机质含量36.585 g/kg,阳离子交换量为18.303 cmol/kg,风干后含水率3.50%,砂粒土含量15.80%,粉粒土含量43.48%,粘土含量15.72%,孔隙度54.14%,说明模拟受污染土壤为酸性土壤,肥力、质地适中,保水保肥能力、透水性都较好,比较适合进行淋洗修复的条件实验。添加硝酸铅后的模拟污染土壤Pb全量1883 mg/kg,采用改进BCR连续提取的方法测得Pb的弱酸提取态含量为845.612 mg/kg;可还原态的含量为613.627 mg/kg;可氧化态的含量为188.508 mg/kg;残渣态的含量为96.326 mg/kg。2.条件实验结果表明,最佳的实验条件为,反应时间12 h,反应pH为4.5,Na2EDTA和柠檬酸的反应浓度均为0.03 mol/L,而茶皂素为2%。对反应时间与解吸量的数据进行解吸动力学分析,Na2EDTA和柠檬酸的最佳回归模型为双常数方程,回归系数R2、标准误差SE分别为0.90322、0.00460和0.82568、0.00930,说明其解吸大致符合非均相扩散过程。反观茶皂素,它在四种回归方程的相关系数都为负数,说明拟合效果较差。3.模拟污染土壤中Pb主要以弱酸提取态和可还原态存在,分别占了污染土壤中Pb全量的44.91%和32.59%,用Na2EDTA淋洗后分别降为14.05%和10,67%；用柠檬酸淋洗后分别降为15.93%和17.08%；用茶皂素淋洗后分别降为17.40%和18.43%。可氧化态和残渣态变化相对较少。淋洗前约占全量的10.01%和5.12%,用Na2EDTA、柠檬酸和茶皂素淋洗后分别变为5.48%、2.73%和7.75%、3.13%与8.71%、4.14%。将三种淋洗剂按照不同比例进行混合复配,Na2EDTA与柠檬酸复配和Na2EDTA与茶皂素在不同复配比淋洗,都能有较高的修复能力,且均在复配比为5：5的时候达到最大,分别为87.96%和81.49%。而柠檬酸和茶皂素的复配解吸率都保持在50%-60%,且当柠檬酸的含量增大时,解吸率逐渐增大,在7：3的时候逐渐平缓并得到最大值,为56.53%。综上所述,在相同修复的条件下,Na2EDTA的络合能力在三种淋洗剂中最强,柠檬酸的修复能力第二,表面活性剂的茶皂素相对最弱。考虑到能达到减少Na2EDTA的用量,Na2EDTA与柠檬酸的最佳复配比为3：7；又因为茶皂素的成本较高,因此Na2EDTA与茶皂素的最佳复配比为5：5；由于柠檬酸的成本相对茶皂素较低,因此柠檬酸与茶皂素的最佳复配比9：1。4.韶关翁源县上坝村实际污染区中Pb、Zn、Cu、Ni和Cd五种重金属除了Cd,单因子污染指数均超过3,内梅罗综合污染指数为5.02,表明采样片区的重金属污染达到重度污染的程度。污染土壤中不同形态铅的含量由大到小排列为：残渣态可还原态弱酸提取态可氧化态。采用条件实验得出的最佳条件,对实际污染土壤进行淋洗修复,含有Na2EDTA的用剂对土壤中Pb全量的解吸较好,而茶皂素和柠檬酸对实际污染土壤的修复效果较模拟污染土壤差。Na2EDTA、Na2EDTA和柠檬酸复配、Na2EDTA和茶皂素复配都是较理想的修复方案。
【关键词】：土壤 铅 淋洗剂 修复
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X53
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 绪论14-35
• 1.1 土壤与重金属污染14-18
• 1.1.1 土壤中的重金属及其来源14-16
• 1.1.2 土壤中重金属污染的危害16-18
• 1.2 重金属铅的基本理化性质18
• 1.3 重金属污染的土壤修复18-28
• 1.3.1 重金属污染土壤的化学修复21
• 1.3.2 化学淋洗修复21-23
• 1.3.3 淋洗修复中的络合反应23-24
• 1.3.4 淋洗剂的种类24-28
• 1.4 化学淋洗修复的应用28-30
• 1.5 影响化学淋洗修复的因素30-32
• 1.5.1 土壤的性质30-31
• 1.5.2 重金属的性质31
• 1.5.3 淋洗剂的性质31-32
• 1.6 课题研究的内容与意义32-35
• 1.6.1 课题研究的内容32
• 1.6.2 课题研究的目的和意义32-33
• 1.6.3 课题研究的技术路线33-35
• 第二章 材料与方法35-45
• 2.1 实验材料35-39
• 2.1.1 供试土壤35-37
• 2.1.2 供试试剂37-38
• 2.1.3 供试仪器38
• 2.1.4 模拟污染土壤样品制备38-39
• 2.2 实验方法39-41
• 2.2.1 土壤重金属的全量测定39-40
• 2.2.2 土壤重金属形态分析40
• 2.2.3 振荡解吸实验40-41
• 2.2.4 淋洗剂复配实验41
• 2.3 土壤主要理化性质的测定41-45
• 2.3.1 土壤酸碱性测定41-42
• 2.3.2 土壤含水率的测定42
• 2.3.3 土壤有机质含量的测定42-43
• 2.3.4 土壤阳离子交换量的测定43-45
• 第三章 模拟铅污染土壤理化性质及铅含量分析45-50
• 3.1 模拟污染土壤的理化性质分析结果45-47
• 3.2 模拟污染土壤重金属含量测定结果47-48
• 3.3 模拟污染土壤重金属铅的形态分析结果48-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第四章 模拟铅污染土壤振荡解吸条件实验研究结果50-62
• 4.1 反应时间对解吸率的影响50-54
• 4.1.1 反应时间对Na_2EDTA解吸率的影响50-51
• 4.1.2 反应时间对柠檬酸修复效率的影响51-53
• 4.1.3 反应时间对茶皂素修复效率的影响53
• 4.1.4 反应时间对去离子水解吸率的影响53-54
• 4.2 反应pH对解吸率的影响54-58
• 4.2.1 反应pH对Na_2EDTA解吸率的影响54-55
• 4.2.2 反应pH对柠檬酸解吸率的影响55-56
• 4.2.3 反应pH对茶皂素解吸率的影响56-57
• 4.2.4 反应pH对去离子水解吸率的影响57-58
• 4.3 反应浓度对解吸率的影响58-61
• 4.3.1 Na_2EDTA浓度对解吸率的影响58-59
• 4.3.2 柠檬酸浓度对解吸率的影响59-60
• 4.3.3 茶皂素浓度对解吸率的影响60-61
• 4.4 本章小结61-62
• 第五章 模拟污染土壤淋洗效果的研究分析62-70
• 5.1 振荡淋洗土壤中Pb的解吸动力学研究62-65
• 5.2 三种淋洗剂修复效果的形态分析65-66
• 5.3 三种淋洗剂的复配实验分析研究66-68
• 5.4 本章小结68-70
• 第六章 实际污染土壤的淋洗修复70-77
• 6.1 污染土壤理化性质定量定性分析70-72
• 6.2 污染土壤中重金属的形态分析72-74
• 6.3 实际污染土壤淋洗修复效果研究74-75
• 6.4 本章小结75-77
• 结论与展望77-80
• 一、结论77-78
• 二、展望78-80
• 参考文献80-85
• 攻读学位期间发表的论文85-87
• 致谢87

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