本文選題：微波技術(shù)　切入點(diǎn)：土壤修復(fù)　出處：《華中科技大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：我國(guó)污染場(chǎng)地具有污染成分復(fù)雜,強(qiáng)度高,需快速修復(fù)等特點(diǎn),微波(Microwave,MW)能同時(shí)實(shí)現(xiàn)土壤中有機(jī)物的去除和重金屬的穩(wěn)定/固定化,因其具有高效、快捷、環(huán)保等特點(diǎn)而成為土壤修復(fù)新技術(shù)。通常土壤吸收微波性能較差,需要加入微波吸收劑促進(jìn)土壤溫度以實(shí)現(xiàn)中有機(jī)物的熱解和重金屬的固定化。Cu和Fe及其氧化物具有高催化活性和強(qiáng)微波吸收性能,常被作為微波催化劑和吸波劑。但其比表面積小、易團(tuán)聚,常負(fù)載到粘土礦物上以增強(qiáng)吸附吸能和催化活性,從而顯著提高土壤修復(fù)效率。凹凸棒土(簡(jiǎn)稱凹土,ATP)因具有較大的比表面積、較強(qiáng)的吸附性能、優(yōu)良熱穩(wěn)定性以及表面活性基團(tuán)而被廣泛應(yīng)用于重金屬和有機(jī)物的吸附劑和催化劑擔(dān)載體。本文將Fe和Cu負(fù)載到凹土,與微波聯(lián)用修復(fù)重金屬和有機(jī)污染土壤。Fe/ATP(Cu/ATP)作為吸附劑提高土壤中目標(biāo)污染物的傳質(zhì)速率,同時(shí)作為微波吸收劑提高土壤溫度,有利于有機(jī)物的揮發(fā)和重金屬的穩(wěn)定/固定化,另外也是高活性催化劑,在微波誘導(dǎo)下能有效催化氧化土壤中有機(jī)物,從而實(shí)現(xiàn)土壤中有機(jī)物的降解和重金屬的穩(wěn)定化。分別以鎘(Cd)和對(duì)硝基苯酚(PNP)為代表性重金屬和有機(jī)污染物,研究微波輔助Fe/ATP(Cu/ATP)修復(fù)PNP和Cd污染土壤;以浸出毒性為評(píng)價(jià)指標(biāo),分析Fe/ATP(Cu/ATP)對(duì)土壤中Cd的穩(wěn)定化效果,闡釋微波輔助Fe/ATP(Cu/ATP)穩(wěn)定/固定土壤中Cd的作用機(jī)制;探討了微波誘導(dǎo)Fe/ATP(Cu/ATP)催化氧化土壤中PNP的作用機(jī)理,比較分析了Fe/ATP和Cu/ATP兩種體系的作用效果和作用機(jī)制。主要的研究?jī)?nèi)容與結(jié)論如下:(1)分別采用沉積沉降法和超聲共沉淀法制備了Cu/ATP和Fe/ATP。XRD和SEM-EDAX顯示Cu和Fe主要與凹土表面的-OH和晶格中的-O-結(jié)合,分散性較好;BET表征表明,與凹土相比,Cu/ATP和Fe/ATP比表面積均有所增大,且Fe/ATP比表面積顯著大于Cu/ATP。FT-IR顯示Cu/ATP和Fe/ATP表面均含有豐富的-OH官能團(tuán),且均存在多價(jià)態(tài)金屬離子(Cu+、Cu2+/Fe2+、Fe3+)(2)研究了Cu/ATP和Fe/ATP對(duì)土壤中Cd的浸出含量的影響及與微波聯(lián)用的穩(wěn)定化作用機(jī)制。結(jié)果表明,土壤中添加Cu/ATP和Fe/ATP顯著降低了Cd的浸出含量,添加量為1%(wt%)時(shí),Cd的浸出含量分別降低了63.7%和42.1%;添加量增加到10%時(shí),Cd的浸出含量分別降低99.9%和77.3%。雖然Cu/ATP對(duì)土壤中Cd的穩(wěn)定化率顯著高于Fe/ATP,但長(zhǎng)效穩(wěn)定性比Fe/ATP的差,表明Fe/ATP對(duì)于Cd的作用力更強(qiáng)。微波作用未促進(jìn)Cu/ATP體系中Cd的穩(wěn)定化率,但顯著提高了Fe/ATP體系中Cd的穩(wěn)定化率。微波作用均有助于兩個(gè)體系中Cd的長(zhǎng)效穩(wěn)定性。相比較Cu/ATP,Fe/ATP顯示出對(duì)微波更強(qiáng)的吸附性,土壤溫度更高產(chǎn)生玻璃化,部分Cd被固定在土壤中,有利于Cd的長(zhǎng)效穩(wěn)定。Fe/ATP(Cu/ATP)主要通過(guò)活性硅醇基的配位作用以及Fe-O-(Cu-O-)的橋氧鍵合Cd。(3)研究了微波誘導(dǎo)Cu/ATP和Fe/ATP催化氧化土壤中的PNP。結(jié)果表明,Cu/ATP和Fe/ATP添加量由2.5%增加到20%(wt%)時(shí),PNP的去除率均提高了1.5倍,分別達(dá)到75%和99%,表明Fe/ATP對(duì)土壤中PNP具有更強(qiáng)的去除效果。氧氣氣氛比氮?dú)鈿夥崭欣谕寥乐蠵NP中的去除。微波誘導(dǎo)Fe/ATP(Cu/ATP)催化氧和水產(chǎn)生活性自由基(·OH和·O2-),從而氧化PNP。Cu/ATP體系中,土壤中PNP主要是通過(guò)熱解吸和催化氧化途徑去除,而Fe/ATP體系中,由于高溫玻璃體的產(chǎn)生,部分PNP及其降解碎片被包裹固定在土壤中。
[Abstract]:In this paper , Fe / ATP ( Cu / ATP ) is used as adsorbent to improve the soil temperature , which is suitable for the stabilization and immobilization of heavy metals and heavy metals . The results show that the surface area of Cu / ATP and Fe / ATP is higher than that of Cu / ATP and Cu / ATP . Cu / ATP and Fe / ATP content decreased by 99.9 % and 77.3 % , respectively .

【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X53

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本文編號(hào)：1727377