發(fā)布時間：2020-06-28 08:35

【摘要】：近年來,含鉻廢水的大量排放及鉻渣和含鉻污泥的滲濾給周邊環(huán)境土壤造成嚴重的污染。零價鐵因具有粒徑小、表面積大和還原能力強等優(yōu)勢,被廣泛應用于鉻污染土壤修復,但其在修復過程中存在易受鐵氧化物鈍化失活的缺點,因此,本研究利用零價鐵在缺氧條件釋氫的特性,嘗試在修復體系中引入微生物,通過生物作用促進零價鐵腐蝕以提高修復效果,研究協(xié)同體系降低鉻從土壤到植物轉移的機制及調控方法。零價鐵與微生物協(xié)同修復結果顯示,生物作用促進了零價鐵腐蝕并在零價鐵表面生成了更多具有高比表面積和反應活性的次生礦物,如綠銹、纖鐵礦和磁鐵礦等,為Cr(Ⅵ)的去除提供充足的反應位點,因此,協(xié)同體系對土壤中Cr(Ⅵ)的去除效果明顯優(yōu)于單獨體系,對Cr(Ⅵ)去除率高達85.6%,比零價鐵和微生物單獨作用分別高出2.9和2.2倍;經(jīng)協(xié)同體系修復后,土壤中57.0%易吸收態(tài)總鉻被轉化為固定態(tài)總鉻從而穩(wěn)定于土壤中,大幅度地降低鉻對生物和環(huán)境的危害。此外,低pH和高零價鐵用量均有利于鉻污染土壤的修復。通過間歇實驗考察土壤中常見的環(huán)境因子對協(xié)同修復鉻污染土壤的影響。實驗結果表明,由于微生物可以從有機質的降解獲得還原能力還原Cr(Ⅵ),因此,外加碳源如乙酸鈉及腐殖質均可提高協(xié)同體系去除Cr(Ⅵ)的效果。而溶解氧、硝酸鹽和硫酸鹽則呈現(xiàn)不同的影響規(guī)律,由于硝酸鹽和溶解氧會競爭零價鐵釋放的電子,硝酸鹽和溶解氧均會抑制協(xié)同體系去除Cr(Ⅵ)的過程;雖然硫酸鹽同樣會競爭零價鐵釋放電子,但其生物還原過程會在零價鐵表面生成如四方硫鐵礦等活性礦物,增強協(xié)同體系對土壤中Cr(Ⅵ)的去除作用。盆栽實驗結果表明,協(xié)同體系可有效降低鉻對蕹菜的毒害作用。經(jīng)協(xié)同體系修復后,鉻的生物有效性明顯降低,蕹菜對鉻的吸收降低了69.1%,是零價鐵單獨體系修復效果的2倍。而且由于Cr(Ⅵ)被有效去除,且協(xié)同體系中很多Fe(Ⅱ)是以鐵活性礦物的形式存在,協(xié)同體系中蕹菜對鐵的吸收相比零價鐵單獨體系有所下降,且基本恢復到未受污染的水平。綜上,零價鐵與微生物協(xié)同作用可有效提高零價鐵修復Cr(Ⅵ)污染土壤的效果,降低其遷移性和生物有效性,有望成為一種可行的鉻污染土壤修復技術。
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：X53
【圖文】：

圖 2-1 Fe0表面 SEM 圖：(a) 反應前的 Fe0；(b) 非生物 Fe0；(c)-(f) 生物 Fe0Fig. 2-1 SEM images of the Fe0surface: (a) unreacted Fe0; (b) abiotic Fe0; (c)-(f) biotic Fe0surface不同體系中反應前后零價鐵表面元素分布如表 2-5 所示。由表可知，未反應的 Fe是由 Fe（100%）組成，其表面沒有雜質存在。在零價鐵單獨體系中，反應后的 Fe0表面的 Fe、O 和 Cr 元素的含量分別為 84.3%、4.2%和 0.4%，說明鉻開始在零價鐵表面積累且可能生成了少量鉻鐵沉淀物覆蓋在其表面。與零價鐵單獨體系相比，協(xié)同體系中鐵腐蝕加劇，其表面生成更多鐵礦物致使其去除 Cr(VI)的能力得到提升，因而 Fe0表面的Fe 元素含量降低（71.3%），O 和 Cr 元素含量上升，分別為 14.1%和 1.3%。表 2-5 反應前后鐵顆粒的 EDX 元素分析Tab. 2-5 Elements analysis of Fe0samples before and after reaction by EDXSample Elements (wt%)Fe O Cr C P Ca S

第三章 不同電子供體和受體對修復過程的影響0 2 4 6 8 10 12 140.00.20.40.60.81.0(a)Cr(VI)removal(CC/0)Time (d)SO42-=0 mmol/kgSO42-=0.5 mmol/kgSO42-=1 mmol/kgSO42-=5 mmol/kgSO42-=10 mmol/kg0 2 4 6 8 10 12 140.00.20.40.60.81.0(b)Cr(VI)removal(CC/0)Time (d)SO42-=0 mmol/kgSO42-=0.5 mmol/kgSO42-=1 mmol/kgSO42-=5 mmol/kgSO42-=10 mmol/kg圖 3-5 硫酸鹽對零價鐵(a)單獨體系(b)協(xié)同體系修復過程的影響Fig. 3-5 The effects of sulfate on the remediation of the (a) abiotic Fe0system and (b) bioticFe0system

【參考文獻】

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本文編號：2732802