论文部分内容阅读
摘要：我国重金属污染土壤面积大,治理难度大,亟需找出一种高效稳定的重金属污染土壤治理方法。化学固定法是一种廉价有效的修复方法,其关键在于寻找合适的固定剂,国内外大量研究表明,含磷化合物可以有效修复重金属污染土壤。在此基础上,根据湖南某地污染土壤的类型和特点,本文合成了一种多羟基磷酸铁复合络合物(以下简称PHFP)作为重金属固定剂,并对其在土壤修复中的应用进行了研究。本论文以工业副产品和渣料为原料,制备出一种多羟基磷酸铁聚合物,并对其进行改性研究,提高了其在土壤中固定重金属的能力；通过对固定时间、用水量、固定剂投加量、供试土壤粒径等因素的研究,确定了最佳修复工艺参数；通过Tessier法研究了固定前后土壤中重金属的形态变化和转化规律,利用模拟酸雨法评价修复后土壤的长期稳定性,为镉铅复合污染酸性土壤的修复提供了科学依据。主要研究结果如下：(1)多羟基磷酸铁的最佳制备条件为n(Fe/H2O2)=1:1.25, n(P/Fe)=0.6,溶液pH=8,反应温度为80℃。改性后PHFP的平均粒径为0.97μm,远小于普通方法制备的样品(9.58μm)；比表面积为13.44m2/g,高于改性前样品(6.47m2/g)。逐时络合比色法、红外光谱和XRD等结果均表明,合成产物为一{-P-O-[...O-H...]n-O-Fe-}-重复连接的高聚物。(2)使用改性PHFP对模拟污染土壤进行化学固定,依次改变固定过程中的固定时间、用水量、固定剂投加量和供试土壤粒径等条件,得到改性多羟基磷酸铁用于镉、铅污染土壤修复的最佳工艺条件,固定时间42d,用水量为土壤田间最大持水量的85%,加入固定剂的量为土壤质量的4%,供试土壤须过8目筛(孔径为2.4mm)。按照最佳工艺条件固定后,土壤有效态镉、铅和水溶态镉、铅的钝化率分别为46%、67%和55%、64%。(3)污染土壤中的Cd主要以水溶态、交换态和碳酸盐结合态的形式存在,Pb主要以交换态、残渣态和铁锰氧化态形式存在。改性PHFP的添加,使土壤中Cd、Pb交换态等生物可利用性较高的形态转化为更稳定的残渣态；土壤中有效态和水溶态镉、铅的含量也明显降低；修复后土壤pH提高1.4。(4)采用模拟酸雨法评价修复后土壤的稳定性。模拟10年降水量对土壤进行淋溶,固定处理后土壤Pb的最大累积释放量分别从3.67mg/kg、16.30mg/kg降低至1.71mg/kg、8.03mg/kg,在酸雨淋溶下,修复后土壤的pH变化较小,说明添加改性多羟基磷酸铁可以有效固定土壤的镉和铅,酸雨淋溶情况下,镉和铅的溶出明显减少。该方法为稳定钝化修复土壤重金属提供新依据。