纳米零价铁体系对土壤中Cr去除和滤出特性影响转化机理研究

1、纳米零价铁系统对土壤中Cr()的去除和滤出特点影响及转变机理研究纳米零价铁系统对土壤中Cr()的去除和滤出特点影响及转变机理研究4/4纳米零价铁系统对土壤中Cr()的去除和滤出特点影响及转变机理研究纳米零价铁系统对土壤中Cr（）的去除和滤出特点影响及转化机理研究重金属Cr在生产铬盐、皮革印染等工业拥有广泛的应用,而其加工过程产生的含铬废气、废水和废渣都会对土壤产生污染。治理Cr对土壤的污染属于典型的环境修复工作范围。由于形态不同样,Cr的毒性差别很大,特别是Cr（）对人体有致癌致畸作用,严重危害人体健康和公共安全;而低剂量的Cr（）是无毒害的。如何将Cr（）转变成Cr（）以降低其毒性,以及如何

2、从土壤中去除Cr（）与Cr（）,是修复土壤Cr污染过程中重点考虑的问题。在修复重金属污染土壤采用的众多化学手段中,还原法是其中一条重要的技术路线。鉴于纳米零价铁（nZ）拥有很强的还原性以及优异的吸附能力,若能将其输送至需修复的目标地址,即可有效还原Cr（）为Cr（）,这是极具发展潜力的土壤修复技术。可是,影响nZ修复Cr污染土壤的因素很多,传统研究采用的实验室条件与实质现场存在很大差距,且作用形式单一。有必要睁开相关研究解决上述问题,为该技术早日进入工程化阶段供应科学帮助。本工作在对nZ进行牢固化的基础上,采用静态土样系统、动向小型土柱系统和模拟现场系统（动向大型土柱）等三种系统,研究了nZ对

3、Cr（）的去除收效,以及相关的转变机理。实验采用了山地土壤、河滩土壤、农田土壤和煤矿矿区土壤四种现场土壤进行了Cr（）污染的修复研究。经过系统研究,主要获取以下结论:（1）采用复合牢固系统增强nZ在反应过程中的分别性及牢固性。采用羧甲基纤维素（CMC）、丙烯酸（AA）、菌群(（氧化亚铁硫杆菌（T.f）+氧化硫硫杆菌（T.t）成立复合牢固系统。CMC与AA共同担当输送与牢固nZ微粒的作用,AA用于延缓CMC水解,菌群在辅助牢固化之外,能够促进Cr（）与Cr（）溶解洗出。（2）研究获取静态土壤实验中nZ去除Cr（）的最正确运行条件。投加牢固剂CMC/AA/菌群和nZ的最正确浓度分别为0.6g/L和

4、0.06g/L;合适的温度为35、土壤系统的初始pH为4。在nZ作用初期,其反应动力学吻合准一级反应模型,其表观速率常数kobs与去除Cr（）的规律表现优异的一致性。反应系统的氧化还原电位（ORP）与nZ投加量表现必然的正相关性。（3）确定了在动向小型土柱系统中nZ去除Cr（）的最正确运行环境。不同样土壤装填的反应柱表现出不同样的穿透性质,其中河滩土壤与农田土壤穿透较慢,山地土壤穿透最快。经过向小型土柱中注入nZ,对Cr（）进行了还原与洗提实验。经过增加KH2PO4对土壤吸附作用进行控制,研究了反应系统的还原效对付Cr（）去除的贡献率。研究显示,四种土壤实验中还原效对付总去除率的贡献率为56.

5、87%89.38%,河滩土壤与农田土壤的还原效应占比相对较大。动向小型土柱系统的牢固剂（CMC/AA/菌群）和nZ的最正确投加浓度分别为0.8g/L和0.08g/L。对照静态过程而言,动向过程影响去除Cr（）的因素很多。研究了土壤特定有机质胡敏酸（HA）对nZ去除土壤Cr（）过程中的影响。结果表示,提高HA浓度有利于土壤Cr（）的去除。对于实质土壤有机质而言,尽管存在原始有机质含量越高,相应系统去除Cr（）效率越高的规律,但其差别不明显,去除率均可达98.90%99.25%。X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱解析（XPS）均表示,去除Cr（）后的土壤,表面各种形态Cr的强度发生明显减少,进

6、一步证了然去除收效的可靠性。（4）确定了动向大型土柱系统中nZ高效去除Cr（）的运行参数,并对两种特别土柱运行方式去除Cr（）的收效进行了研究。动向大型土柱要达到动态小型土柱去除Cr（）的同样收效,所要求的nZ浓度更高。其中,投加45倍Fe量的nZ拥有相对好的去除率;而牢固nZ过程中所加菌群对去除高浓度Cr（）拥有促进作用;新式特别规土壤修复反应器运行模式去除Cr（）收效的研究,为改进土壤修复现场的运行模式供应了更多的选择。其中,半静态运行方式对节约系统的动力耗资更拥有实质意义,而回流运行模式的回流比越大,去除Cr（）的收效越好。增加液体回流比,有利于降低在牢固nZ过程需要的CMC、AA和菌群

7、的用量,同时也有利于减少nZ的投加量。（5）成立了去除土壤Cr过程中的洗出转变规律的界定方法。经过nZ以及去离子水（DIW）对填装Cr（）的土柱进行结合洗出实验,经对Cr（）、Cr（）和Cr（总）洗出累积量的计算,提出界定Cr分别变换量的指标。其中,以1.5BV作为土壤Cr洗出累积量拐点,以此作为Cr分别转变差别性的界定点。四种土壤的DIW洗出Cr（总）量范围为32.08%44.38%,空白吸附Cr（）量范围为55.62%67.92%,nZ洗出Cr（总）量范围为15.24%19.34%,而对Cr（）和Cr（）的洗出量相比较例较小。6）经过序次浸提法对Cr在土壤中赋存状态的研究表示,残渣态是其主

8、要的赋存状态。土壤中Cr的赋存状态受nZ、CMC、AA、菌群以及土壤性质等综合因素影响,是多因素复合影响的结果。反应系统进行48h后土壤中Cr的赋存状态与反应1h的对照较,结果表示反应48h后的交换态与吸附态所占比率的增加率分别为8.2%24.3%和12.7%34.9%;残渣态所占比率的减小率为10.5%17.4%;土壤有机质、粘粒含量和孔隙度对滞留于土壤中Cr的各种赋存状态有明显影响。其中,有机结合态Cr除了在山地土壤中有所减小外,在其余三种土壤中均有少量增加,其增加率与土壤有机质含量呈正相关,与孔隙度的增加表现负相关;而吸附态Cr的增加率与土壤粘粒含量存在较强的正相关。TCLP和WET实验表示,Cr（）的综合浸出降低率大于Cr（总）