nZVI生化体系对土壤Cr稳定性影响的研究

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土壤污染问题历来是国内外重点关注的环境问题之一。重金属铬是土壤污染物之一,六价铬(Cr(VI))的毒性很大,会对人类和生物的生命安全造成威胁,重点研究的内容为将Cr(VI)转化为三价铬(Cr(III))并将其从土壤中清除。化学修复是重金属污染土壤修复最常见的修复技术,具有效率高、应用广泛等特点。纳米零价铁(nZVI)还原修复是其中之一,能够高效的将Cr(VI)还原为Cr(III)。然而,由于nZVI易团聚、易氧化、易失活等缺点,因此研究稳定化的nZVI,提高Cr(VI)还原速率尤为重要。
  本文在静态实验中,对稳定化nZVI去除土壤Cr(VI)的特征及其对Cr稳定性的影响进行了研究,主要结论如下:
  (1)采用羧甲基纤维素(CMC)、丙烯酸(AA)、菌液(氧化亚铁硫杆菌(T.f)+氧化硫硫杆菌(T.t))构成的稳定剂实现对nZVI的分散稳定化。CMC具有增稠、粘合的作用,AA可以减慢CMC的水化速率,菌液可以加速Cr(VI)的溶出,三者之间的相互作用能够高效促进土壤Cr(VI)的去除。
  (2)确定出静态土壤实验中nZVI还原Cr(VI)的最佳条件。稳定化nZVI的浓度为1.0g/L,nZVI投加量为0.1g/L,初始pH值为4,温度为30℃。腐殖酸(HA)浓度增大会抑制Cr(VI)去除率的提高,但一定浓度的CMC可以在一定程度上消除HA对Cr(VI)去除的抑制作用。
  (3)分析出不同初始pH值下的菌群特征。初始pH值为4与pH值为2的土壤溶液中优势菌种为嗜酸性菌属,可以通过产酸降低土壤溶液的pH值,形成有利于Cr(VI)与Cr(III)由沉淀态向游离态转化的条件,促进Cr(VI)从土壤中的溶出。
  (4)在反应前后,Cr的化学形态发生改变,残渣态减少,交换态增多,Cr的生物浸出毒性显著降低,且Cr(VI)的降低率高于Cr(总),有机质含量高的土壤Cr(VI)与Cr(总)更不易于浸出。
  (5)在反应前30min内,稳定化nZVI对Cr(VI)的去除符合准一级反应动力学方程,稳定剂浓度、稳定化nZVI投加量、初始pH值和温度均会影响表观速率常数Kobs。
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