掺杂膨润土的壳聚糖凝胶对土壤Cr(Ⅵ)的钝化研究

来源 :山东农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yyxu123
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工矿企业排放的铬以废水、废渣、废气方式排放到土壤之中,在土壤中积累,影响作物生长,危害环境。固定稳定化法实施成本低,效果好,能够有效降低重金属铬的危害。本项研究以壳聚糖为基础材料,制备掺杂膨润土的壳聚糖凝胶材料CSBT,通过水溶液中的批量实验和土壤钝化实验,研究其在水环境和土壤环境中的六价铬吸附和钝化的应用。同时探究CSBT对六价铬的吸附和钝化效果以及机制机理,为有效治理重金属铬污染提供借鉴。主要结果如下:(1)壳聚糖和柱撑膨润土的含量均为1%时对Cr(VI)的去除效果最好。壳聚糖进入柱撑膨润土的层间,降低了柱撑膨润土AlBT的层间距。红外光谱显示羟基和氨基在材料制备过程中发挥了关键作用,形成了表面更光滑,颗粒更大的复合材料,壳聚糖与柱撑膨润土成功合成为CSBT复合材料。(2)水溶液中的吸附实验结果表明CSBT对六价铬的吸附效果良好,在pH=3,25℃的环境条件下,10 mg·L-1的重铬酸钾溶液中88.31%的六价铬能够被CSBT吸附去除。吸附过程受pH、温度、重铬酸钾溶液初始浓度、CSBT添加量、吸附时间的影响,其中,吸附过程受pH的影响最大,pH=3时能够去除88.31%的Cr(VI),而当溶液pH=4时去除率便下降到了27.14%,表明CSBT吸附六价铬需要大量氢离子参与。吸附过程复合准二级动力学模型和Langmuir等温线模型,能够在1.5 h内达到吸附平衡,最大吸附量为137.43 mg·g-1,机理研究表明,吸附过程主要发生在CSBT表面,且以单层吸附为主,并且在吸附过程中熵降低,放出热量。回收利用实验表明CSBT能够在六次循环使用后仍然能够保持较高的六价铬去除水平,60%以上的Cr(VI)能够被氢氧化钠溶液解吸回收。(3)土壤中的钝化实验显示,CSBT对可交换态、可氧化态、残渣态铬的含量有显著影响,能够显著降低可交换态和可氧化态铬的含量,提高残渣态铬的含量。钝化时间和钝化剂添加量影响CSBT的钝化效果。添加量为0.2 g·kg-1的CSBT使可交换态铬含量下降63.7%,可氧化态含量下降12.6%,残渣态含量从2.34 mg·kg-1提高到46.91 mg·kg-1。CSBT对土壤pH的长期影响不大,土壤pH能够恢复到初始水平。钝化效果在两周内快速提高,在四、六、八周基本维持平衡。钝化剂添加量从0.2 g·kg-1提高到5 g·kg-1,钝化效果明显下降。综上所述,本项研究制备的掺杂膨润土的壳聚糖凝胶复合材料应用在水溶液和土壤六价铬污染的修复中行之有效,效果良好,能够为天然材料的应用和铬污染土壤治理提供借鉴。
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