铬渣污染场地土壤淋洗法修复研究

论文摘要

铬渣污染场地已被列为我国土壤污染重点治理对象,急需发展铬渣污染土壤修复的关键技术。淋洗法在污染土壤修复中具有较大的应用潜力。本研究选取铬渣污染场地土壤作为研究对象,考察了振荡淋洗条件下不同淋洗剂对铬渣污染场地Cr的淋洗效果,探讨了淋洗剂浓度、淋洗时间、土水比、淋洗次数和不同淋洗剂复合对土壤Cr的淋洗效果,以及不同浓度柠檬酸淋洗前后土壤Cr形态的变化；研究了土柱淋洗条件下柠檬酸对土壤中Cr的去除效率,以及淋洗前后土壤重金属形态的变化；并探讨了采用光催化还原法处理淋洗废液及不同因素对处理效果的影响。研究结果表明：对比不同淋洗剂的淋洗效果,考虑到经济和效率因素,发现柠檬酸是铬渣污染场地中Cr去除较为理想的淋洗剂。当柠檬酸浓度为0.5mol·L-1,土水比1：20,反应时间为24h,淋洗次数为2次的条件下可以达到最佳淋洗效果,土壤总Cr去除率可达82.8%。SDBS、EDTA与柠檬酸组合顺序淋洗,并没有增加柠檬酸对Cr的去除率；SDBS、EDTA与柠檬酸混合淋洗,同样也没有增加柠檬酸对Cr的去除率,且减少了柠檬酸对Cr的去除率。土壤Cr形态分析表明,未处理的土壤中Cr主要以有机结合态和残余态存在,柠檬酸淋洗后土壤中有机结合态Cr的比例减少,残渣态Cr的比例增加。说明柠檬酸可有效降低土壤Cr的活性。从淋洗后土壤Cr价态分布可以发现,高浓度的柠檬酸淋洗后,毒性较大的Cr（Ⅵ）含量明显减少,同时Cr（Ⅲ）也得到较大去除,说明柠檬酸可达到较好的修复效果。土柱淋洗过程中,总Cr的累积去除量随着淋洗量的增大总体呈上升趋势,Cr（Ⅵ）的累积去除率随淋洗量增大同样呈现出上升趋势。淋洗法可有效去除土壤中主要污染物Cr（Ⅵ）,且当淋洗量达到5个土壤孔隙体积时,土壤中Cr（Ⅵ）累积去除率达到最大值,为85%。柠檬酸的淋洗有效降低了土壤pH值,使其从强碱性（11.9）降至接近弱碱性（8.8）。在淋洗过程中由于Cr（Ⅵ）从柱子顶部向底部迁移,随着土柱深度增加,内外侧土壤中Cr（Ⅵ）含量均在增加。淋洗后土壤Cr形态分析表明,不同位置土壤中酸可提取态和残余态Cr所占比例总体呈减少趋势,而氧化物结合态和有机结合态所占比例呈增加趋势。对于模拟淋洗液,光催化还原对Cr（Ⅵ）和总Cr都具有较好的去除效果。光催化还原效率随TiO2用量和光照强度的增大而增大,随反应初始pH值的增大而减小。柠檬酸和Fe（Ⅲ）单独存在和共同存在都可有效促进Cr（Ⅵ）的还原。当反应完成后,溶液中大部分的Cr（Ⅵ）被还原。光催化还原对于实际淋洗溶液中Cr（Ⅵ）的去除同样也具有较好效果。柠檬酸对光催化还原实际淋洗溶液中Cr（Ⅵ）有明显促进作用,没有加入柠檬酸的淋洗液Cr（Ⅵ）的去除率很小,随着柠檬酸浓度增加,Cr（Ⅵ）的去除率显著增大。当添加柠檬酸的浓度为0.5mol·L-1时,反应1h后Cr（Ⅵ）均被还原。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 铬渣污染现状
• 1.1.1 铬渣的产生与危害
• 1.1.2 我国铬渣堆存现状
• 1.1.3 我国铬渣污染现状调查
• 1.2 铬的环境化学行为
• 1.2.1 铬的物理化学性质
• 1.2.2 铬在土壤中的价态转化
• 1.2.3 土壤中铬的形态分析方法
• 1.3 铬渣污染场地修复技术
• 1.3.1 固化稳定化
• 1.3.2 电动修复法
• 1.3.3 生物修复
• 1.3.4 淋洗修复方法
• 1.3.5 几种修复技术的比较
• 1.4 土壤淋洗法研究进展
• 1.4.1 无机淋洗剂在土壤淋洗中的应用
• 1.4.2 螯合剂在土壤淋洗中的应用
• 1.4.3 表面活性剂在土壤淋洗中的应用
• 1.4.4 天然有机酸在土壤淋洗中的应用
• 1.5 研究意义
• 1.6 研究内容
• 第二章 振荡淋洗法对铬渣污染场地土壤中Cr的去除研究
• 2.1 淋洗剂筛选实验
• 2.1.1 材料与方法
• 2.1.2 结果与讨论
• 2.2 淋洗条件优化实验
• 2.2.1 材料与方法
• 2.2.1.1 供试土壤
• 2.2.1.2 实验方法
• （1） 不同有机酸浓度对土壤Cr去除率的影响实验
• （2） 振荡淋洗时间对土壤Cr去除率的影响实验
• （3） 不同土水比对土壤Cr去除率的影响实验
• （4） 淋洗次数对土壤Cr去除率的影响实验
• 2.2.1.3 分析方法
• 2.2.2 结果与讨论
• 2.3 淋洗剂复合实验
• 2.3.1 材料与方法
• 2.3.2 结果与讨论
• 2.4 淋洗后Cr形态分析实验
• 2.4.1 材料与方法
• 2.4.2 结果与讨论
• 2.5 本章小结
• 第三章 土柱淋洗法对铬渣污染场地土壤中Cr的去除研究
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 供试土壤
• 3.1.2 实验方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 淋洗过程中总Cr、Cr（Ⅵ）和pH的变化
• 3.2.2 淋洗后土壤pH和Cr（Ⅵ）的变化
• 3.2.3 淋洗后土壤Cr形态分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 柠檬酸淋洗废液处理实验
• 4.1 光催化还原模拟淋洗液
• 4.1.1 材料与方法
• 4.1.2 结果与讨论
• 4.2 光催化还原实际淋洗液
• 4.2.1 材料与方法
• 4.2.2 结果与讨论
• 4.3 本章小结
• 第五章 全文总结
• 5.1 主要结论
• 5.2 创新之处
• 5.3 不足及进一步研究
• 参考文献
• 附录
• Ⅰ 致谢
• Ⅱ 攻读学位期间发表的学位论文
• Ⅲ 个人简历