热脱附技术修复DDTs污染土壤的研究

论文摘要

持久性有机污染物（POPs）引起的污染场地环境风险极大,是环境公害事件的潜在产生源,但其环境问题在我国尚未引起足够的重视。滴滴涕（DDT）是斯德哥尔摩公约中首批控制的12种POPs之一,由于过去大规模的生产造成了大面积的污染场地,残留有高浓度的DDTs其修复问题亟待解决。本研究自配DDTs污染土壤,用热脱附技术对其进行修复研究。主要从设备参数,土壤特性,以及污染物特性三个方面对其进行研究。主要的设备参数有温度和停留时间。采用热处理方法分别对自配DDT及其衍生物（DDTs,包括p,p′-DDT、o,p′-DDT、p,p′-DDD和p,p′-DDE）污染土壤在5个温度（100,200,300,400,500℃）,6个停留时间（5,10,20,30,40,50min）下的DDTs去除率及热处理前后的DDTs残留浓度变化进行了研究。研究结果表明,热脱附对DDTs污染土壤修复效果显著。当温度达到300℃以上时,热脱附技术的优势开始显现。300℃40min时的DDTs去除率与400℃及500℃10min时相当,均能达到97%以上。对热处理前后土壤中DDTs的残留浓度进行检测,结果表明,土壤中的主要污染成分p,p′-DDT在200℃以上时大量减少,主要转化为p,p′-DDE。p,p′-DDE在200℃300℃时大量生成,400℃500℃得到去除。较佳热处理条件为300℃40min或400℃10min。对土壤特性的研究,主要选择了土壤有机质和粒径两个因素。采用两种不同性质土壤（黑土和棕壤）作为供试土壤,利用DDT农药自配滴滴涕类污染土壤。采用热脱附方法,研究了原土及去有机质后土壤中DDTs在300℃,6个停留时间（5,10,20,30,40,50min）下的总脱附率和DDT（p,p′-DDT）及其同系物的去除效果。结果表明,有机质的存在能够显著提高p,p′-DDT在土壤中的脱附效率（P<0.05）,降低其在土壤中的残留浓度。同时,对p,p′-DDE的转化和脱附也有显著影响。但是对o,p′-DDT和p,p′-DDD在土壤的脱附并不存在显著影响。同时,有机质对DDTs在土壤中的总脱附率影响显著。对于粒径,采用热脱附方法分别对DDTs在300℃,5个停留时间（10,20,30,40,50min）下的去除率及热处理前后各DDT组分的去除率变化进行研究。研究结果表明,而土壤粒径对DDTs的脱附效率影响显著,粒径越大的土壤越有利于DDTs脱附。单因素方差结果显示,粒径对土壤中p,p′-DDT和p,p′-DDE的脱附和转化有显著影响。此外,污染物特性选取了污染物浓度这个因素。本研究中用两种土壤（黑土和棕壤）作为试验材料,分别设置了3个浓度水平的污染土壤（200ppm,500ppm,700ppm）。实验结果表明,不同污染水平污染土壤中, DDTs总去除率差异不显著。此外,在整个热处理过程中,污染水平对DDT及其同系物在土壤中残留浓度也没有显著影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 DDT 污染现状
• 1.2 DDT 污染场地修复技术简介
• 1.2.1 碱性催化降解工艺
• 1.2.2 气相化学还原工艺
• 1.2.3 溶剂化电子技术
• 1.2.4 机械化学法
• 1.2.5 微生物修复
• 1.2.6 植物修复
• 1.2.7 堆肥法
• 1.3 热脱附技术简介
• 1.4 热脱附设备简介
• 第二章 引言
• 2.1 选题背景和研究意义
• 2.1.1 热脱附设备操作参数
• 2.1.2 土壤特性对热脱附效率的影响
• 2.1.3 污染物特性对热脱附效率的影响
• 2.2 本文研究内容
• 2.3 技术路线图
• 第三章 研究方法
• 3.1 供试材料及分析方法
• 3.1.1 供试材料
• 3.1.2 仪器与试剂
• 3.1.3 实验方法
• 3.1.4 样品分析
• 3.2 污染土壤制备
• 3.2.1 温度和停留时间影响试验
• 3.2.2 有机质影响试验污染土壤
• 3.2.3 污染水平影响试验
• 3.2.4 土壤粒径影响试验
• 3.3 DDTS 总脱附率计算
• 第四章 较佳温度和停留时间的确定
• 4.1 棕壤中DDTS 热脱附情况
• 4.1.1 不同温度和停留时间下棕壤中DDTs 去除率的动态变化
• 4.1.2 不同温度和停留时间下棕壤中DDT 及其同系物残留浓度的动态变化
• 4.2 黑土中DDTS 脱附情况
• 4.2.1 不同温度和停留时间下黑土中DDTs 去除率的动态变化
• 4.2.2 不同温度和停留时间下黑土中DDT 及其同系物残留浓度的动态变化
• 4.3 数据统计分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 土壤有机质对DDTS 热脱附的影响
• 5.1 棕壤中DDTS 热脱附情况
• 5.1.1 去除有机质前后棕壤中DDTs 去除率的动态变化
• 5.1.2 去除有机质前后棕壤中DDT 及其同系物残留浓度的动态变化
• 5.2 黑土中DDTS 热脱附情况
• 5.2.1 去除有机质前后黑土中DDTs 去除率的动态变化
• 5.2.2 去除有机质前后黑土中DDT 及其同系物残留浓度的动态变化
• 5.3 数据统计分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 污染物浓度对DDTS 热脱附的影响
• 6.1 棕壤中DDTS 热脱附情况
• 6.1.1 不同污染水平棕壤中DDTs 去除率动态变化
• 6.1.2 不同污染水平棕壤中DDT 及其同系物的去除情况
• 6.2 黑土中DDTS 热脱附情况
• 6.2.1 不同污染水平黑土中DDTs 去除率动态变化
• 6.2.2 不同污染水平黑土中DDT 及其同系物的去除情况
• 6.3 数据统计分析
• 6.4 结论
• 第七章 土壤粒径对DDTS 热脱附的影响
• 7.1 棕壤中DDTS 热脱附情况
• 7.1.1 不同粒径土壤中DDTs 去除率动态变化
• 7.1.2 不同粒径土壤中DDT 及其同系物的去除率变化情况
• 7.2 棕壤中DDTS 热脱附情况
• 7.2.1 不同粒径土壤中DDTs 去除率动态变化
• 7.2.2 不同粒径土壤中DDT 及其同系物的去除率变化情况
• 7.3 数据统计分析
• 7.4 本章小结
• 第八章 结论和建议
• 8.1 结论
• 8.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介