【摘 要】
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环境重金属污染程度加重,甚至引发了生态环境事件,重金属污染修复迫在眉睫。近年来,吸附法和淋洗-钝化法因其工艺简单、成本低等优点被广泛应用于重金属处理。其中,铁系纳米颗粒因具有较高的回收率和较大的比表面积被广泛用于重金属修复,但其易团聚、吸附位点较少,而硫掺杂改性和负载矿物基的铁系纳米颗粒可很好地抑制铁系纳米颗粒团聚,增加吸附位点,同时保持其特殊的磁性能。本文通过简单水热法成功制备了硫掺杂铁酸盐,进
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环境重金属污染程度加重,甚至引发了生态环境事件,重金属污染修复迫在眉睫。近年来,吸附法和淋洗-钝化法因其工艺简单、成本低等优点被广泛应用于重金属处理。其中,铁系纳米颗粒因具有较高的回收率和较大的比表面积被广泛用于重金属修复,但其易团聚、吸附位点较少,而硫掺杂改性和负载矿物基的铁系纳米颗粒可很好地抑制铁系纳米颗粒团聚,增加吸附位点,同时保持其特殊的磁性能。本文通过简单水热法成功制备了硫掺杂铁酸盐,进一步与蒙脱石、高岭石制备复合纳米材料,探究了不同环境因素下对Cd（Ⅱ）的吸附性能及其在土壤重金属修复中的实际应用能力。实验制备的硫修饰铁酸盐纳米材料（S-MFe2O4）、蒙脱石/高岭土负载硫修饰铁酸盐纳米材料（S-MFe2O4/MMT及S-MFe2O4/KLT（M=Fe、Mn、Zn、Cu））均具有一定的磁性能,分别主要为铁酸盐、蒙脱石及高岭石结构。S-MFe2O4为球状纳米颗粒,表面覆有S元素,复合材料中S-MFe2O4成功负载于蒙脱石和高岭石表面及边缘。硫修饰和矿物基（蒙脱石、高岭石）负载使材料对Cd（Ⅱ）的吸附量显著增加,最佳吸附p H值为6.0,均满足准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。综合环境因素的影响,S-Mn Fe2O4/MMT的吸附性能最好,最大理论吸附量为56.31 mg·g-1。多种金属阳离子共存对Cd（Ⅱ）的吸附性能的影响不显著,共存条件下对Pb2+表现出最好的吸附性能,其次为Cr3+。对Pb2+最大吸附性能达到98.97 mg·g-1。对Cd（Ⅱ）的吸附主要表现为表面单层吸附和表面化学反应,材料表面的-Fe（II）S、-OH等基团在吸附中起主要作用,吸附后未出现明显的新增物相。多金属共存条件对Cd（Ⅱ）吸附的影响较小,对Ni2+的吸附主要为多层吸附,对Cr3+主要为表面单层吸附及填充吸附材料孔隙,对Pb2+的吸附主要为多层吸附及填充孔隙。土壤淋洗实验表明S-MFe2O4、S-MFe2O4/MMT（M为Mn,Zn）能够有效的降低土壤Cd（Ⅱ）的流动性,使淋出累积量明显降低,其中首次淋出液Cd（Ⅱ）含量比空白土柱淋出液中的含量最大降低了79.7%（S-MFe2O4/MMT）。修复材料的添加有效的降低了可交换态金属的占比,提高了残渣态金属占比,表现出较好的重金属固化能力。综上,本文制备的S-MFe2O4、S-MFe2O4/MMT及S-MFe2O4/KLT（M=Fe、Mn、Zn、Cu）复合纳米材料在单一污染金属离子和多种金属离子共存的条件中均具有较好的吸附性能,具有修复重金属污染的潜质,并在土壤重金属修复中表现出较好的应用潜力,对开发优异的土壤重金属污染治理修复材料具有一定的意义。
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