硒是人体必须的微量元素,可以起到增强免疫力、预防癌症的功效。近年来,随着社会大众对补硒需求的增加,富硒产业得到前所未有的发展。富硒土壤作为整个富硒产业的最上游,其开发和应用将影响整个产业的发展,而富硒土中硒镉伴生的现象极大地削弱了人们开发富硒资源的积极性。与富硒土壤相关的水体、农作物、禽畜等特色富硒资源在保证硒含量的同时,需对其重金属的毒理安全性进行评估,例如以含镉富硒土壤为原料制备生产的富硒陶瓷,就需考虑镉含量超标的风险。为此本文首先提出淋洗法去除高镉富硒土中的镉元素;然后针对富硒土中与硅酸盐结合的残渣态镉含量过高影响淋洗效率的问题,在土壤淋洗前引入预处理步骤,即氢氟酸协同微波加热对高镉富硒土进行处理,以降低土壤中残渣态镉的占比,增强淋洗效率;最后在前两部分的基础上,以经过氢氟酸增强淋洗后的富硒土壤为原料制备富硒陶。主要研究内容和结论如下:1.对实验室制备的模拟高镉富硒土进行淋洗修复研究。首先筛选出淋洗效果最好的淋洗剂EDTA,然后通过单因素分析法和响应面分析法优化了淋洗条件,并利用动力学方程的拟合探究了硒、镉解吸的动力学特征,最后对淋洗产生的废液进行了回收处理。研究发现:5种不同类型的淋洗剂中传统络合剂EDTA的淋洗效果最好;最佳淋洗条件:EDTA浓度0.1 mol/L,固液比为1:10,淋洗时间8 h,淋洗液p H为6,该条件下镉去除率达到87.4%;响应面的拟合结果表明:淋洗剂浓度对镉去除率的影响最为显著;Elovich方程对淋洗中硒、镉解吸过程的拟合效果最好,说明淋洗过程为扩散因子控制,解吸过程主要为非均相扩散过程;淋洗废液在p H为13时,镉含量去除98.1%。2.对国内某地高镉富硒土进行氢氟酸增强淋洗修复研究。首先对土壤中镉的赋存形态进行了分析,然后对高镉富硒土展开淋洗研究,为解决富硒土中残渣态镉较多从而影响淋洗效率的问题,采用氢氟酸协同微波加热在高温高压的封闭体系下对土壤进行处理,增强淋洗效率。研究发现:经EDTA淋洗后,高镉富硒土中镉的去除率为50.4%,其中酸可提取态镉的淋洗效果最佳,其去除率为88.7%,残渣态镉的淋洗效果最不理想,仅为20.6%;在氢氟酸协同微波加热对土壤进行处理的过程中,随着氢氟酸的加入,土壤中的硅酸盐、碳酸盐被溶解,与其相结合的镉也随之溶解到溶液中,镉含量最大减少了2.86mg/kg;镉的形态分布也发生改变,酸可提取态镉的占比最大增加19%,可氧化态镉的占比最大增加16%,可还原态镉的占比最大增加13%,残渣态镉的占比最大减少45%,土壤中镉的整体迁移性有较大增强;经过氢氟酸预处理后,EDTA的淋洗效率大幅增加,镉去除率由50.4%增长至94.3%,最大增幅达43.9%;其缺点是土壤重量会有损失,损失率在4%-68%,富硒土中硒元素含量有所降低,减少量为47.6%。3.以高镉富硒原土、经过淋洗处理的高镉富硒原土和经过氢氟酸协同微波增强淋洗处理的高镉富硒土分别作为原料,高温下烧结得到富硒陶瓷。研究了富硒陶瓷的硒、镉含量,微观形貌,显气孔率,在水中释放硒、镉的性能等。研究发现:硒陶的硒、镉含量与原料富硒土中的硒、镉含量密切相关。未经处理的富硒土中硒、镉含量最高,为15.75 mg/kg和12.97 mg/kg,以该土为原料制备的硒陶中硒、镉含量最高,为11.88 mg/kg和9.32 mg/kg;经过氢氟酸增强淋洗处理的富硒土中硒、镉含量最低,为6.88 mg/kg和0.74 mg/kg,以该土制备的硒陶中硒、镉含量最低,为5.31 mg/kg和0.51 mg/kg;以不同土壤制备的富硒陶瓷的显气孔率和密度高度一致,显气孔率分布在36.1%-38.4%,密度分布在1.69g/cm~3-1.75g/cm~3。最终得到镉含量极低的富硒陶瓷,其在水中浸泡1h时的镉释放量为0.002mg/L,符合GB5749-2022生活饮用水卫生标准所规定的0.005mg/L。