铬（VI）在土壤中的迁移转化及改性膨润土对含铬（VI）废水的处理研究

论文摘要

本文以重金属污染物之一铬作为主要研究对象,选择人类赖以生存的土—水系统作为研究环境,采用静态和动态相结合的实验方法,从实验和理论两个方面研究了Cr（Ⅵ）在土—水系统中的迁移、分布、固液相之间的物质交换,揭示Cr（Ⅵ）在土壤中的分布特征和迁移规律。作者通过实验从静态的角度讨论了土壤对Cr（Ⅵ）的吸附。实验表明,土壤对铬的吸附容量不大,最大为1.915μg/g,随着Cr（Ⅵ）浓度增大,土壤对Cr（Ⅵ）的吸附量逐渐增大,但吸附率却呈下降趋势,这可能与土壤中有机质等还原剂对Cr（Ⅵ）还原有关,pH值、温度、吸附时间、有机质等都对土壤对Cr（Ⅵ）的吸附有不同程度的影响。作者在静态实验的基础上,进行了动态的土柱淋滤试验,研究结果表明:黄土性土壤对Cr（Ⅵ）的吸附是逐步和均匀地,直到吸附饱和,土壤对Cr（Ⅵ）净化吸附分为3个阶段:全吸附段、部分吸附段和吸附饱和段。在浓度一定的条件下,土层越厚,淋出液中Cr （Ⅵ）的零值延时越长,饱和吸附时间也越长。当一定厚度的土壤层达到Cr（Ⅵ）吸附饱和状态时,如果持续增加污水淋入量,则Cr（Ⅵ）在土层内达到吸附饱和的界限下移。作者以膨润土为骨架材料,利用不同方法对膨润土进行了改性,制备了几种改性膨润土,并对含Cr（VI）废水进行了处理,结果发现有机改性膨润土对含Cr（VI）废水有较好的处理效果。其适宜的处理工艺条件为:有机土投加量2g/L,pH值为5.6（废水初始pH值）,吸附时间为30min,吸附温度为室温。在此条件下,未改性、焙烧改性膨润土对废水中Cr（VI）去除率均在35%以下,酸改性膨润土对废水中Cr（VI）去除率在65%左右,而有机膨润土对废水中Cr（VI）去除率却能达到93%左右。本文结合实验过程所获得的数据,对吸附过程进行了曲线拟和,获得了几种改性膨润土的吸附等温线,结果显示有机改性膨润土对Cr（VI）的吸附行为符合Langmuir吸附等温式,酸改性膨润土对Cr（VI）吸附符合Freundlich等温式。有机土对Cr（VI）的吸附主要通过离子交换和络合物沉淀方式,酸改性膨润土对Cr（VI）吸附主要依靠晶层端面电荷的表面吸附。酸改土对Cr（VI）的吸附机理主要是表面络合吸附和层间离子交换吸附,有机土对Cr（VI）的吸附机理主要是离子交换吸附和HDTMA-阴离子络合物沉淀吸附,用微波处理过的有机土比未用微波处理过的有机土用量减少,而对含Cr（VI）废水的处理效果增加了,有机土用量为2g/L时C（rVI）去除率能达到93%。论文对铬在土水系统中迁移和含Cr（VI）废水的处理研究,对深化铬对土水系统的污染和治理研究将提供有益的帮助。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 综述
• 1.1 问题的提出及研究意义
• 1.2 铬的污染及防治研究现状
• 1.3 本文研究的内容以及拟解决的问题
• 1.3.1 特征污染因子的选择以及特点
• 1.3.2 本文研究的内容和拟解决的问题
• 1.4 研究方法和技术路线
• 第二章 铬在环境中的分布及其特点
• 2.1 铬的地球化学特征
• 2.1.1 铬的化学参数
• 2.1.2 铬在环境中的分布
• 2.2 铬类污染物的环境化学性质
• 2.2.1 铬（Cr） 的化学行为
• 2.2.2 铬类污染物
• 2.3 铬的存在形态及在水中和土壤中的迁移转化
• 2.3.1 铬的存在形态
• 2.3.2 铬在水中的迁移转化
• 2.3.3 铬在土壤中的迁移转化
• 2.4 铬对环境的影响
• 2.4.1 铬对土壤及土壤微生物的影响
• 2.4.2 铬对作物生态的影响
• 2.4.3 铬对人体健康的影响
• 2.4.4 铬对地面水的影响
• 2.5 本章小结
• 第三章 土壤的性质及对污染物的吸附
• 3.1 土壤的性质
• 3.1.1 土壤的结构及其成分
• 3.1.2 土壤的一般物理性质
• 3.2 土-水系统的自净功能
• 3.3 土壤对污染物的净化原理
• 3.3.1 土壤的吸附作用
• 3.3.2 土壤对阴离子的吸附
• 3.4 土壤中污染物质的迁移模型
• 3.5 土壤的环境特征
• 3.6 本章小结
• 第四章 静态条件下土壤对铬CR（Ⅵ）的吸附
• 4.1 实验方法
• 4.1.1 试验仪器和试剂
• 4.1.2 土壤的消解
• 4.1.3 Cr（Ⅵ）的测定方法
• 4.1.4 Cr（Ⅵ）标准曲线的绘制
• 4.2 供试土样
• 4.3 不同条件下土壤对铬的吸附的影响
• 4.3.1 振荡时间与土壤对Cr（Ⅵ）吸附平衡的关系
• 4.3.2 污染物浓度对土壤吸附Cr（Ⅵ）的影响
• 4.3.3 pH 对土壤吸附Cr（Ⅵ）的影响
• 4.3.4 温度对土壤吸附Cr（Ⅵ）的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 动态条件下土壤对铬CR（Ⅵ）的吸附
• 5.1 实验
• 5.1.1 实验试剂及仪器
• 5.1.2 标准曲线
• 5.2 实验方法
• 5.3 CR（Ⅵ）在土壤中的垂直运移
• 5.3.1 土层厚度对Cr（Ⅵ）运移影响
• 5.3.2 淋滤液浓度对土壤中Cr（Ⅵ）运移影响
• 5.3.3 淋滤水量对淋出液中Cr（Ⅵ）的含量及运移深度的影响
• 5.4 实验用土样对CR（Ⅵ）的还原容量初步研究
• 5.4.1 土壤还原容量、有效还原容量和条件还原容量的测定
• 5.4.2 试验用土还原容量、有效还原容量和条件还原容量测定
• 5.4.3 测定结果
• 5.5 本章小结
• 第六章 改性膨润土对含铬CR（Ⅵ）废水的处理
• 6.1 含铬废水的来源及其危害
• 6.2 国内外含铬（VI）废水处理的研究进展
• 6.3 膨润土对含铬废水的处理方法
• 6.3.1 膨润土的性质
• 6.3.2 膨润土及改性膨润土的吸附性能
• 6.3.3 改性膨润土处理含铬废水的意义
• 6.4 改性膨润土的制备
• 6.5 改性膨润土对含铬（VI）废水的处理
• 6.5.1 实验数据处理方法
• 6.5.2 吸附实验
• 6.5.3 膨润土及改性膨润土对Cr（Ⅵ）的吸附
• 6.5.4 环境条件对改性膨润土处理含铬（VI）废水的影响
• 6.6 本章小结
• 第七章 吸附机理及吸附过程动力学
• 7.1 吸附的操作过程与吸附原理
• 7.2 改性膨润土吸附CR（Ⅵ）机理
• 7.2.1 酸改性膨润土的吸附机理
• 7.2.2 有机改性膨润土的吸附机理
• 7.3 酸改性、有机改性膨润土等温吸附曲线
• 7.4 本章小结
• 第八章 结论及建议
• 8.1 结论
• 8.2 问题及建议
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢