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镉(Cd)的生物毒性极强,近年来我国Cd污染农田面积不断增加。灌溉水中过量Cd是稻田土壤Cd最重要输入项之一,大定额长期灌溉已造成土壤Cd累积,并对农田生态系统及农产品安全构成危害。因此,筛选和研制新型高效Cd净化材料、研究和设计低成本灌溉水中Cd源头快速消减技术意义重大。本文在充分查阅近年来国内外净化Cd材料及技术文献和专利基础上,通过一系列试验优选材料、设计工艺参数和材料配方,创制污染灌溉水Cd源头快速消减装置,并对工艺成本、净化效果等效益评价。此外,对一些材料进行巯基改性,对材料Cd平衡和动态吸附性能进行表征并筛选高效Cd吸附新材料。本研究旨在为农用灌溉水Cd源头管控提供解决方案,为中轻度Cd污染土壤修复提供技术指导。研究结果及创新点如下:1.优选了四种灌溉水Cd入田前快速净化材料:石灰石、沸石、赤泥粒和油菜秸秆,比较了四种单质材料净化水中Cd的效果以及复合材料净化效果,四种单质材料对Cd平衡吸附容量表现为石灰石>沸石>赤泥粒>油菜秸秆。2.探明了溶液离子强度对净化过程的影响。石灰石、沸石和赤泥粒对Cd吸附受溶液离子强度影响较大,且随平衡液Cd浓度增加影响也扩大,离子强度对赤泥粒影响相对较小,而油菜秸秆几乎不受离子强度影响。油菜秸秆Cd吸附容量较低,动态净化效率随净化时间衰减明显。3.研究了材料Cd净化过程中pH的变化。四类材料均对平衡溶液pH有提升效果,表现为赤泥粒>石灰石≈沸石>油菜秸秆。赤泥粒平均提升平衡溶液pH 4.7个单位,石灰石、沸石和油菜秸秆对溶液pH影响显著弱于赤泥粒,分别平均提升pH 1.40、1.30和0.86个单位。4.创制了一套成本低廉、环保安全、简便易操作,可用于田间处理Cd污染灌溉水的快速净化装置,材料一次装填可净化Cd 24.8~39.7 g,净化439.4~702.2 m3灌溉水,满足1.8~2.8亩单季稻田Cd净化需求(灌溉水Cd含量≤60 ug.L-1,Cd净化终点≤10 ug.L-1,灌水定额3750 m3.ha-1)。可实现灌溉水中Cd入田前快速消减,为一类技术优势明显、有较大推广价值的农田实用技术。5.研制了高效净化Cd污染水新材料—A-PM和T-PM,材料的-SH含量分别达了5.71 mg.g-1和47.10 mg.g-1。模拟灌溉水组分,两类材料Cd平衡吸附容量(Mv)分别为T-PM 1678.0 g.m-1>A-PM 1031.9 g.m-1;材料Cd动态吸附容量N0分别为T-PM 3310.8 g.m-1>A-PM 2097.0 g.m-1。两类蛋白类材料对吸附平衡液组分影响极小,可提升溶液pH约1.56个单位。6.设计了一种简易、免烧的赤泥造粒新方案。固体组分质量配比为赤泥(60目)100~120份、硅藻土15~20份,粘结剂为体积百分浓度30%PUA水溶液,固体组分与粘结剂比例100 g:20 mL。