电动力修复Pb、Cd复合污染土壤研究

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土壤重金属复合污染及其修复已经成为全球环境问题研究的焦点。由于电动修复技术对重金属复合污染的低渗透性土壤具有较好的适应性,也可与其它修复技术联用,因此,该技术已经受到广泛关注,在我国尚处于起步阶段。本文以Pb、Cd复合污染土壤为研究对象,重点探讨了修复液种类和浓度、土壤类型、淋洗液等因素对电动力修复重金属去除效率的影响。获得主要结果如下:(1)筛选出EDTA(0.05M)和柠檬酸(阳极0.3M,阴极0.1M)作修复液。EDTA做电解液时,Cd和Pb的平均去除率分别为17.8%、13.2%,消耗电能为26.9 KW·h/g;Cd、Pb通过与EDTA4-络合为CdEDTA2-和PbEDTA2-在电场作用下迁移至阳极的方式去除,且对土壤pH值的改变较小,二次污染小。柠檬酸做电解液时,Cd、Pb的平均去除率分别为18.3%、10.3%,消耗电能为35.1KW·h/g;Cd在S1区与S5区的存在的主要形态分别为Cd2+、Cd-(Citrate)24-,分别往阴极和阴极方向迁移,Pb在土壤中的主要存在形态为Pb-Citrate-,在电场作用下迁移至阳极的方式去除。(2)不同土壤因其理化性质的差异导致其重金属去除率有所不同。在电压梯度为2 V/cm、修复时间为4 d条件下,棕壤中的最佳电解液为EDTA,Cd、Pb的去除率分别为17.8%和13.2%;红壤中的最佳电解液为柠檬酸,Cd、Pb的去除率分别为33.8%和20%;黑壤中的最佳电解液为EDTA,Cd、Pb的去除率分别为19%和24%;柠檬酸能加快土壤的酸化,使重金属从土壤颗粒表面解吸,亦能与金属离子形成带负电的络合物,对土壤中Cd的去除效果优于Pb;而EDTA主要通过与重金属络合,形成带负电的络合物,对土壤中Pb的去除效果优于Cd。延长修复时间能显著提高Cd、Pb的去除率,电解液为柠檬酸时,修复10d,Cd去除率达91.1%;电解液为EDTA时,Pb去除率达63.2%,红壤中Cd和Pb浓度均低于建设用地土壤污染风险筛选值。(3)选用0.3M柠檬酸作电动-淋洗联合修复时的淋洗液,因EDTA4-优先选择Fe3+形成络合物,与Cd2+和Pb2+竞争吸附位点。电动-淋洗联合修复技术能显著提高土壤中重金属Pb、Cd的去除率,最佳修复液为柠檬酸,Cd、Pb去除率的平均值分别为84.16%、79.44%。
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