本文關鍵詞：磷酸渣對Pb、Cd污染土壤的修復及作用機理的研究

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【摘要】：采用鋼鐵廠酸洗廢棄物磷酸渣為原料,對重金屬鉛鎘污染土壤的修復進行了研究,旨在拓寬磷酸渣的綜合利用途徑。主要研究內(nèi)容和研究結(jié)果如下：(1)對磷酸渣進行了XRD、XRF分析,結(jié)果表明磷酸渣主要成分為FePO4 · 2H2O;毒性浸出(TCLP)試驗研究結(jié)果表明：磷酸渣中浸出的重金屬濃度均低于USEPA規(guī)定值,因此不屬于具有浸出毒性的危險廢物,可以將其應用到后續(xù)實驗當中。(2)利用磷酸渣修復鉛鎘污染土壤,研究了土壤中投加磷酸渣后鉛鎘形態(tài)的變化,探討了磷酸渣不同投加量對土壤中鉛鎘毒性浸出的影響,通過測定土壤基本理化性質(zhì),如pH、電導率(EC)、陽離子交換量(CEC)等,評價了磷酸渣對鉛鎘污染土壤的修復效果。研究結(jié)果表明：在土壤理化性質(zhì)方面,磷酸渣的投加對土壤pH的影響不大,不會導致土壤酸堿度有突出的變化；磷酸渣的投加會引起土壤EC的增加,但增加范圍較小；在實驗條件下,隨著磷酸渣投加量增加,鉛鎘污染土壤CEC值均增加,這說明磷酸渣的投加有利于改善土壤保肥力,更有利于植物生長。磷酸渣的投加降低了土壤鉛鎘的浸出毒性,當投加量分別大于5%和20%時,鉛鎘毒性浸出濃度分別降低到EPA TCLP標準值以下；通過五步提取可知,隨著磷酸渣投加量的增加,鉛鎘殘渣態(tài)含量逐漸增加,說明磷酸渣的投加使土壤中的鉛鎘得到了有效的固定,鉛鎘污染土壤得到了有效的修復。此外通過實驗可知,磷酸渣對鉛污染土壤的修復效果好于鎘污染土壤,因此將磷酸渣應用到鉛污染土壤中具有廣闊的前景。(3)以靜態(tài)實驗為基礎,分別從溶液初始pH、吸附動力學、等溫線以及熱力學等方面系統(tǒng)研究了磷酸渣對重金屬鉛鎘在溶液中的吸附特性,探究作用機理。動力學研究結(jié)果表明,實驗數(shù)據(jù)與偽二級動力學模型具有良好的相關性,相關系數(shù)均為0.9999,表明這兩種吸附過程均是以化學反應為主導的吸附過程；鉛鎘在磷酸渣上的吸附平衡符合Langmuir等溫線模型,表明在吸附過程中磷酸渣表面主要發(fā)生均相反應,從Langumuir公式中計算得磷酸渣對鉛鎘的最大吸附容量分別為151.52 mg/g、51.70 mg/g;熱力學研究表明兩種吸附過程均是可自發(fā)進行的吸熱過程；通過XRD、SEM-EDS等方法對比分析鉛鎘吸附前后磷酸渣成分與形貌的變化,并進一步闡述主要的吸附機理,發(fā)現(xiàn)磷酸渣與鎘主要作用機理為鎘與磷酸渣晶體中鐵發(fā)生了離子交換,而對于鉛則是磷酸渣先溶解,進而形成Pb3(PO4)2與Pb5(PO4)3OH。研究結(jié)果不僅為磷酸渣的處理處置提供了新途徑,同時為修復Pb、Cd污染土壤提供了一條新方法。符合“以廢治廢”的環(huán)保理念。
【關鍵詞】：磷酸渣 鉛 鎘 土壤修復 作用機理
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X53
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-21
• 1.1 土壤重金屬污染研究背景11-15
• 1.1.1 土壤重金屬污染現(xiàn)狀11
• 1.1.2 土壤重金屬污染來源11-13
• 1.1.3 土壤重金屬污染危害及特點13-14
• 1.1.4 重金屬污染土壤的修復方法14-15
• 1.2 水體重金屬污染研究背景15-18
• 1.2.1 水體重金屬污染現(xiàn)狀15
• 1.2.2 水體重金屬污染來源15-16
• 1.2.3 水體重金屬污染危害及特點16
• 1.2.4 重金屬污染水體的修復方法16-18
• 1.3 磷酸渣研究背景18-19
• 1.3.1 磷酸渣來源18-19
• 1.3.2 磷酸鹽在環(huán)境領域中的應用19
• 1.4 本課題的研究內(nèi)容及意義19-21
• 1.4.1 本課題的研究內(nèi)容19-20
• 1.4.2 本課題的意義20
• 1.4.3 研究技術路線20-21
• 2 磷酸渣修復Pb、Cd污染土壤的研究21-34
• 2.1 實驗材料21-22
• 2.1.1 供試土壤21
• 2.1.2 磷酸渣21
• 2.1.3 實驗藥品和設備21-22
• 2.2 實驗方法22-23
• 2.2.1 磷酸渣毒性浸出(TCLP)試驗22
• 2.2.2 Pb、Cd污染土壤修復實驗22-23
• 2.3 分析測試方法23-25
• 2.3.1 土壤理化性質(zhì)的測定23-24
• 2.3.2 土壤中Pb、Cd含量測定24-25
• 2.3.3 土壤Pb、Cd TCLP含量測定25
• 2.3.4 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES)測定重金屬濃度分析25
• 2.4 實驗結(jié)果分析25-32
• 2.4.1 磷酸渣元素含量分析26
• 2.4.2 磷酸渣潛在環(huán)境風險評價26
• 2.4.3 修復后土壤pH變化26-27
• 2.4.4 修復后土壤EC變化27-28
• 2.4.5 修復后土壤CEC變化28-29
• 2.4.6 修復后土壤Pb、Cd TCLP變化29-30
• 2.4.7 修復后土壤Pb、Cd形態(tài)變化30-32
• 2.5 本章小結(jié)32-34
• 3 磷酸渣與Pb、Cd作用機理的研究34-51
• 3.1 實驗材料34-35
• 3.1.1 磷酸渣34
• 3.1.2 Pb~(2+)、Cd~(2+)溶液的配制34
• 3.1.3 實驗藥品和設備34-35
• 3.2 實驗方法35
• 3.3 計算方法35-36
• 3.4 分析測試方法36
• 3.4.1 X射線衍射(XRD)分析36
• 3.4.2 掃描電子顯微鏡-能譜(SEM-EDS)分析36
• 3.4.3 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES)測定重金屬濃度分析36
• 3.5 實驗結(jié)果分析36-49
• 3.5.1 不同初始pH值對吸附的影響36-38
• 3.5.2 吸附動力學研究38-41
• 3.5.3 吸附等溫線研究41-45
• 3.5.4 吸附熱力學研究45-46
• 3.5.5 吸附機理研究46-47
• 3.5.6 吸附后溶液中PO_4~(3-)濃度47-49
• 3.6 本章小結(jié)49-51
• 4 磷酸渣在Pb污染廢水中的應用51-55
• 4.1 實驗材料51-52
• 4.1.1 磷酸渣51
• 4.1.2 重金屬污染廢水51
• 4.1.3 實驗藥品和設備51-52
• 4.2 實驗方法52
• 4.3 實驗結(jié)果分析52-53
• 4.4 本章小結(jié)53-55
• 5 結(jié)論與展望55-57
• 5.1 實驗結(jié)論55
• 5.2 建議及展望55-57
• 致謝57-58
• 參考文獻58-64
• 附錄64

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