湖泊沉積物中重金屬污染分析及固化劑研究
本文關鍵詞:湖泊沉積物中重金屬污染分析及固化劑研究
【摘要】:本文圍繞重金屬污染問題而展開;诤闯练e物重金屬污染及沸石、殼聚糖在重金屬治理領域的應用現(xiàn)狀,結合沸石、殼聚糖性能優(yōu)勢,制備沸石負載殼聚糖類復合物,并對其進行表征,研究其吸附性能及對沉積物中重金屬離子的固化作用。本文的研究內(nèi)容主要有以下3個部分。1.采集湖北省三個不同類型湖泊沉積物柱狀樣,測定其Cr、Cu、Ni、Zn、Pb、Cd含量,分析各重金屬垂直分布特征,同時運用地積累指數(shù)法和潛在生態(tài)風險指數(shù)法對重金屬污染歷程進行分析。結果表明,湖泊重金屬污染表現(xiàn)為市內(nèi)湖泊高于城郊湖泊,城郊湖泊高于遠郊湖泊,與人類活動強度影響相一致;湖泊受到一定污染的某些重金屬元素含量均表現(xiàn)出上層中層底層的分布特征;地積累指數(shù)表明Cd最容易污染累積,Cr、Ni累積最小,其它元素均有輕微累積;除Cd外各重金屬元素生態(tài)風險均較低,潛在生態(tài)風險評價結果為:?诤䱷|湖漲渡湖,其原因主要為海口湖Cd潛在生態(tài)風險指數(shù)貢獻率遠高于其它二湖。2.利用沸石、殼聚糖合成沸石負載殼聚糖交聯(lián)復合物,并在其基礎上進行化學接枝改性,生成對重金屬有固定作用的ZCTS-A、ZCTS-B、ZCTS-C。通過FTIR及XRD等方法對合成產(chǎn)物進行表征,圖譜顯示殼聚糖成功負載于沸石上,并實現(xiàn)了良好的化學接枝。通過吸附實驗考查代表產(chǎn)物ZCTS-B的性能,改變pH、時間、溫度等吸附條件,考查ZCTS-B對重金屬混合溶液中Cu~(2+)、Ni~(2+)、Pb~(2+)吸附量的變化。結果表明,ZCTS-B吸附容量相對沸石提升近10倍;其最佳吸附pH約為6;隨吸附過程的進行,在2h內(nèi)吸附容量增長最快,接近第一個動態(tài)吸附平衡;吸附容量在20~50℃內(nèi)受溫度影響較小,一般選取室溫為適用吸附溫度。3.分析沉積物作為土壤使用的控制標準,選用沸石及制備產(chǎn)物ZCTS-A、ZCTS-B、ZCTS-C作為固化劑對沉積物中重金屬進行固化實驗,利用醋酸緩沖溶液法進行浸取實驗,考查幾種物質(zhì)對沉積物中Cu~(2+)、Ni~(2+)、Pb~(2+)的穩(wěn)定效果。結果表明,沉積物重金屬含量超過土壤環(huán)境質(zhì)量標準;沸石對沉積物中重金屬的固化效果最低,ZCTS-B的固化效果最為顯著,合成產(chǎn)物相對沸石的固化作用顯著提升;固化劑的添加量并不與其對沉積物中重金屬的穩(wěn)定化率成正比例,表明其對重金屬離子并不是單一的物理或化學吸附作用。
【關鍵詞】:重金屬 沸石 殼聚糖 吸附 固化劑
【學位授予單位】:湘潭大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2016
【分類號】:X524;O647.3
【目錄】:
- 摘要4-5
- Abstract5-9
- 第1章 前言9-22
- 1.1 重金屬污染現(xiàn)狀及危害9-10
- 1.2 重金屬處理方法概述10-15
- 1.2.1 廢水中重金屬處理10
- 1.2.2 沉積物污染修復10-15
- 1.3 沸石、殼聚糖處理重金屬研究現(xiàn)狀及進展15-20
- 1.3.1 沸石的結構特征及特性15-16
- 1.3.2 沸石的應用領域及其處理重金屬的研究現(xiàn)狀16-17
- 1.3.3 殼聚糖的結構及改性17-19
- 1.3.4 殼聚糖在處理重金屬中的應用19-20
- 1.4 本文課題來源、研究的目的及意義20-22
- 1.4.1 課題來源20
- 1.4.2 研究意義20-21
- 1.4.3 研究內(nèi)容21-22
- 第2章 湖泊沉積物中重金屬污染現(xiàn)狀22-32
- 2.1 材料和方法22-24
- 2.1.1 研究區(qū)域概況22
- 2.1.2 樣品的采集及分析方法22-23
- 2.1.3 數(shù)據(jù)處理及分析方法23-24
- 2.2 結果與討論24-31
- 2.2.1 沉積物中重金屬垂直分布特征24-26
- 2.2.2 沉積物中重金屬環(huán)境質(zhì)量評價26-29
- 2.2.3 重金屬受人為活動的影響29-31
- 2.3 小結31-32
- 第3章 新型重金屬固化劑的制備32-42
- 3.1 主要儀器和試劑32-33
- 3.2 實驗材料33
- 3.3 實驗方法33-36
- 3.3.1 固化劑的合成路線及反應原理33-34
- 3.3.2 固化劑的合成過程34-36
- 3.4 固化劑結構的表征36
- 3.4.1 紅外光譜分析36
- 3.4.2 XRD分析36
- 3.5 固化劑吸附性能分析36-37
- 3.5.1 吸附容量36
- 3.5.2 介質(zhì)酸度的影響36
- 3.5.3 吸附時間的影響36-37
- 3.5.4 吸附溫度的影響37
- 3.6 結果與討論37-41
- 3.6.1 紅外光譜分析37-38
- 3.6.2 XRD分析38-39
- 3.6.3 吸附容量39
- 3.6.4 pH對吸附量的影響39-40
- 3.6.5 吸附時間對吸附量的影響40-41
- 3.6.6 吸附溫度對吸附量的影響41
- 3.7 小結41-42
- 第4章 固化劑穩(wěn)定沉積物中重金屬離子研究42-48
- 4.1 材料和方法42-44
- 4.1.1 沉積物的選擇和預處理42-43
- 4.1.2 實驗試劑和儀器43
- 4.1.3 固化實驗方法的設計43
- 4.1.4 浸提劑的配置及使用43
- 4.1.5 沉積物使用標準43-44
- 4.2 結果與討論44-47
- 4.2.1 固化效果評價方法44-45
- 4.2.2 固化劑對Cu~(2+)的穩(wěn)定效果45-46
- 4.2.3 固化劑對Ni~(2+)的穩(wěn)定效果46
- 4.2.4 固化劑對Pb~(2+)的穩(wěn)定效果46-47
- 4.3 小結47-48
- 第5章 結論與展望48-50
- 5.1 結論48-49
- 5.2 展望49-50
- 參考文獻50-56
- 致謝56
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