TCAS的合成及其对铅污染土壤的淋洗修复研究

论文摘要

本文对新型超分子主体化合物—杂杯芳烃的合成和应用研究进展进行了综述,同时概述了土壤铅污染现状及国内外重金属污染土壤修复方法的研究现状。针对土壤铅污染严重的现实以及现有淋洗剂的不足,本文以超分子主体化合物—磺化硫杂杯[4]芳烃(thiacalix[4]arenetetrasulfonate,简称TCAS)为新型土壤淋洗剂,研究其对铅污染土壤的淋洗修复效果和影响因素。采用两步合成法合成得到TCAS,并采用红外光谱、紫外光谱、核磁共振氢谱和电喷雾质谱对TCAS及其中间产物TCA进行了结构表征。采用Tessier五态顺序提取法研究了铅(Pb)在人工污染土壤中的形态分布,结果表明Pb主要以可交换态(45.2%)、碳酸盐结合态(22.8%)和铁锰氧化物结合态(18.6%)的形式存在,生物毒性较强。采用批处理法,系统地研究了TCAS淋洗液在不同的pH值、液固比、温度、浓度和淋洗时间等条件下对土壤Pb的洗脱效果。结果表明,随着TCAS淋洗液初始pH值的升高,重金属Pb的洗脱效果逐渐增强,当pH=11时洗脱效果最好,而后随着pH值的进一步增高洗脱效果下降,这主要与TCAS与重金属的络合机制及其自身的分子特性有关；液固比过大或过小均不利于Pb的洗脱,最佳液固比为10：1；随着淋洗温度的升高,Pb的去除量降低,但降低幅度不大；Pb的洗脱效果随TCAS浓度的增加而增强,最高去除率可达到98%；动力学研究表明随着淋洗时间的延长,Pb的解吸依次进入快速反应阶段,慢速反应阶段和平衡阶段, TCAS对Pb的淋洗动力学过程符合Elovich模型,TCAS从土壤中解吸Pb的过程属于非均相扩散过程。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 硫杂杯芳烃简介
• 1.2 硫杂杯芳烃的合成进展
• 1.2.1 上缘的化学修饰
• 1.2.2 下缘的化学修饰
• 1.2.3 硫桥的化学修饰
• 1.3 硫杂杯芳烃的应用进展
• 1.3.1 提取和转移金属离子
• 1.3.2 识别检测金属离子
• 1.3.3 识别阴离子
• 1.3.4 包合有机客体分子
• 1.3.5 催化反应
• 1.3.6 其他应用
• 1.4 重金属污染土壤
• 1.4.1 重金属污染土壤的现状
• 1.4.2 重金属污染土壤的来源和危害
• 1.4.3 重金属污染土壤的修复
• 1.5 本文选题的背景、意义和研究内容
• 第2章 TCAS的合成及表征
• 2.1 实验仪器和试剂
• 2.2 合成路线
• 2.3 TCA的合成及纯化
• 2.3.1 合成过程
• 2.3.2 TCA的表征
• 2.3.3 结果与讨论
• 2.4 TCAS的合成及纯化
• 2.4.1 TCAS的合成过程
• 2.4.2 TCAS的表征
• 2.4.3 结果与讨论
• 2.5 本章小结
• 第3章 TCAS对铅污染土壤的淋洗修复
• 3.1 实验材料
• 3.1.1 供试土壤
• 3.1.2 试剂与仪器
• 3.1.3 Pb污染土壤制备
• 3.2 顺序提取实验
• 3.3 淋洗实验
• 3.3.1 pH值对土壤Pb洗脱效果的影响
• 3.3.2 液固比对土壤Pb洗脱效果的影响
• 3.3.3 温度对土壤Pb洗脱效果的影响
• 3.3.4 TCAS浓度对土壤Pb洗脱效果的影响
• 3.3.5 淋洗动力学实验
• 3.4 Pb的含量测定
• 3.5 结果与分析
• 3.5.1 Pb在土壤中的形态分布
• 3.5.2 pH值对TCAS强化洗脱土壤重金属Pb的影响
• 3.5.3 液固比对TCAS强化洗脱土壤重金属Pb的影响
• 3.5.4 温度对TCAS强化洗脱土壤重金属Pb的影响
• 3.5.5 TCAS的浓度对土壤重金属Pb洗脱的影响
• 3.5.6 TCAS对Pb的解吸动力学过程
• 3.6 本章小结
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢