【摘要】：隨著重金屬污染日益加劇,重金屬污染水體和土壤的治理已成為備受關(guān)注的環(huán)境污染問題。本研究旨在探究鉀鈣硅肥(MF)和腐殖酸(HA)復(fù)合制備出的復(fù)合鈍化劑(M-H)對(duì)Pb和Cd污染水體的治理以及土壤的穩(wěn)定化修復(fù)作用。首先,通過靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)研究了復(fù)合鈍化劑的施加量、重金屬離子的初始濃度、溶液的初始pH和吸附溫度對(duì)Pb和Cd的吸附效果的影響,并將單獨(dú)施加鉀鈣硅肥和腐殖酸作為對(duì)比。結(jié)果表明:吸附溫度為25°C時(shí),鉛的初始濃度為800 mg/L,p H為3.0-6.0時(shí),投加量為3 g/L時(shí),鉛的去除率均在90%以上;當(dāng)鎘的初始濃度為40 mg/L時(shí),pH為3.0-7.0,投加量為1.5 g/L時(shí),鎘的去除率在80%以上。從吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看,復(fù)合鈍化劑對(duì)Pb去除效果優(yōu)于單獨(dú)添加鉀鈣硅肥和腐殖酸,而復(fù)合鈍化劑對(duì)Cd去除效果不如單獨(dú)施加鉀鈣硅肥,但要優(yōu)于單獨(dú)施加腐殖酸。對(duì)吸附數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合可以得出,復(fù)合鈍化劑對(duì)Pb的吸附過程符合Freundlich模型,對(duì)Cd的吸附過程更符合Langmuir模型。從熱力學(xué)分析可以看出,在25-45°C范圍內(nèi),復(fù)合鈍化劑對(duì)Pb和Cd的吸附屬于自發(fā)反應(yīng),且反應(yīng)過程均是吸熱反應(yīng)。溫度越高,對(duì)重金屬的吸附量越大。復(fù)合鈍化劑的施用能提升土壤的pH值,且能顯著降低土壤有效態(tài)Pb和Cd的含量。當(dāng)施加量為1.5 g/kg時(shí),土壤有效態(tài)Pb含量降低了82.75%,有效Cd含量降低了46.46%。通過線性相關(guān)分析可知,施用復(fù)合鈍化劑后,土壤有效態(tài)Pb和Cd含量與土壤pH呈極顯著負(fù)相關(guān)(p0.01)。復(fù)合鈍化劑的添加能顯著地降低土壤中重金屬的可交換態(tài)含量,并轉(zhuǎn)化為更穩(wěn)定的形態(tài)。整體來(lái)看,施加1.5 g/kg復(fù)合鈍化劑時(shí),可交換態(tài)Pb含量降低了56.25%,殘?jiān)鼞B(tài)Pb增加了9.20%;可交換態(tài)Cd降低21.90%,Cd的鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)含量分別增加了19.53%、11.76%和58.40%。單獨(dú)施加鉀鈣硅肥,土壤礦物質(zhì)元素含量得到補(bǔ)充,土壤有機(jī)質(zhì)含量反而降低;單獨(dú)施加腐殖酸,土壤有機(jī)質(zhì)得到補(bǔ)充,而對(duì)土壤中礦物質(zhì)元素影響不大;施加復(fù)合鈍化劑不僅增加了土壤有效K、Ca、Mg和Si含量,土壤有機(jī)質(zhì)含量也得到顯著提升。復(fù)合鈍化劑的施加顯著減少了小白菜對(duì)Pb的吸收,并極大的促進(jìn)了小白菜的生長(zhǎng),且施加量越大,小白菜吸收的Pb越少,株高和生物量增加的越多。通過相關(guān)性分析可知,小白菜中Pb含量與土壤有效態(tài)Pb含量呈顯著正相關(guān),土壤中有效態(tài)Pb含量的減少是小白菜中Pb濃度降低的最主要的原因。此外,復(fù)合鈍化劑施加能提升土壤pH,增加土壤有效礦物質(zhì)元素含量和有機(jī)質(zhì)含量,改善小白菜生長(zhǎng)的環(huán)境質(zhì)量,為小白菜的生長(zhǎng)提供了足夠的營(yíng)養(yǎng),促進(jìn)了小白菜的生長(zhǎng)和生物量的累積。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X53
【圖文】：

圖 3-1 腐殖酸（a）和復(fù)合鈍化劑（b）的紅外光譜圖Fig.3-1 The FTIR spectrums of HA(a) and M-H (b) 復(fù)合鈍化劑對(duì)水體中 Pb 的吸附特性研究.1 不同條件下制備的復(fù)合鈍化劑對(duì) Pb 和 Cd 去除效果的影響不同條件下制備的復(fù)合鈍化劑對(duì) Pb 和 Cd 的去除效果如圖 3-2 所示。從圖 3-2（a）以看出，Pb 和 Cd 的去除率隨著復(fù)合鈍化劑中腐殖酸復(fù)合比例增大而減小，并在鉀肥與腐殖酸配比為 1:2 時(shí)達(dá)到最低，Pb 的去除率為 84.04%，Cd 的去除率為 51.9%。復(fù)合鈍化劑中鉀鈣硅肥復(fù)合比例增大，而 Pb 和 Cd 的去除率變化不大。從節(jié)約成本考慮，復(fù)合鈍化劑中鉀鈣硅肥與腐殖酸的配比為 1:1。由圖 3-2（b）中可以看出，鈍化劑去除 Pb 和 Cd 效果不受鈍化劑復(fù)合溫度的影響，升高復(fù)合溫度，對(duì)鈍化劑去金屬的影響不大。而從（c）中可以看出，復(fù)合振蕩時(shí)間對(duì) Pb 和 Cd 去除效果影響明顯。故本研究所用的復(fù)合調(diào)理劑是在鉀鈣硅肥和腐殖酸按復(fù)合比例為 1:1 在溫度

(c)圖 3-2 不同制備條件的復(fù)合鈍化劑對(duì) Pb 和 Cd 去除效果的影響Fig. 3-2 Effect of different preparation conditions of M-H on the removal of Pb and C.2 鈍化劑的投加量對(duì) Pb 去除效果的影響鈍化劑的投加量直接影響著重金屬的去除率及去除成本，因此鈍化劑的投加量過程中需要著重考慮的參數(shù)。復(fù)合鈍化劑的投加量對(duì) Pb 去除效果的影響見圖選擇將單獨(dú)施加鉀鈣硅肥和腐殖酸作為對(duì)比。從圖中可以看出，Pb 的去除率均種鈍化材料施加量的增加而升高，其中在相同投加量下，復(fù)合鈍化劑對(duì) Pb 去好，腐殖酸對(duì) Pb 去除效果最弱。當(dāng)復(fù)合鈍化劑的投加量從 1.0 g/L 增大至 3 g/L的去除率從 56.6%增大至 98.6%；鉀鈣硅肥的投加量從 1.0 g/L 增大至 5 g/L 時(shí)，除率從 31.6%增大至 96.7%；這主要是因?yàn)殡S著投加量的增多而導(dǎo)致活性吸附多，分配系數(shù)的增大以及有效吸附表面的增加，且在該過程中未達(dá)到飽和狀態(tài)鈍化劑的投加量超過 3 g/L 時(shí)，去除率變動(dòng)極其平緩，這主要是投加量過高而

圖 3-3 投加量對(duì) Pb 去除效果的影響Fig.3-3 Effect of amendment dosage on the removal of Pb3.2.3 初始 pH 對(duì) Pb 去除效果的影響圖 3-4 為初始 pH 對(duì)復(fù)合鈍化劑去除 Pb 的影響，這里選擇將單獨(dú)施加鉀鈣硅肥和腐殖酸作為對(duì)比。當(dāng)溶液 pH 值從 1.0 升至 3.0 時(shí)，復(fù)合鈍化劑對(duì) Pb 的去除率從 13.1%增大至 98.8%，pH 繼續(xù)升高，Pb 的去除率基本保持不變。這可能是因?yàn)閺?fù)合鈍化劑表面活性吸附位點(diǎn)增加以及 H+對(duì)重金屬離子吸附點(diǎn)位的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度降低[117]。另一方面，隨著pH 值的升高，復(fù)合鈍化劑表面負(fù)電荷逐漸增多，從而導(dǎo)致其表面與重金屬離子的靜電引力增大，從而增大 Pb 的去除率[118]。當(dāng)溶液 pH 從 1.0 升至 3.0 時(shí)，鉀鈣硅肥對(duì) Pb 的去除率從 33.9%增加至 99.8%，pH 超過 3.0 后，去除率基本保持不變。由圖中還可以看出，在溶液pH為1-3時(shí)，溶液pH對(duì)復(fù)合鈍化劑去除鉛的影響要大于單獨(dú)施加鉀鈣硅肥。溶液 pH 從 1.0 增至 4.0 時(shí)，腐殖酸對(duì) Pb 去除率從 6.1%增大至 72.3%，pH>4 時(shí)，腐殖酸對(duì) Pb 去除率基本無(wú)變化。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2807146