FeAl-LDHs/生物炭修复镉污染土壤及作用机制

摘要

通过考察生物炭、FeAl-LDHs和FeAl-LDHs/生物炭复合材料对土壤中镉的钝化效果,筛选出最佳的钝化材料并分析其钝化机理,为土壤中镉钝化剂的筛选提供理论依据.采用水热法制备了FeAl-LDHs和FeAl-LDHs/生物炭复合材料,分别添加0.4 g FeAl-LDHs、FeAl-LDHs/生物炭复合材料及生物炭于10 g 5、10、20 mg·kg?1人工模拟镉污染土壤,采用二乙烯三胺五乙酸(DTPA)浸取法、毒性特征浸出实验(TCLP)以及改进的BCR连续提取法评价不同材料对土壤中镉的钝化效果,同时考察了FeAl-LDHs/生物炭复合材料钝化镉的稳定性.采用SEM、N2吸附、FTIR、XRD等手段分析所制备材料的形貌结构和理化特性,揭示复合材料钝化镉的作用机制.结果表明,与FeAl-LDHs和生物炭相比,FeAl-LDHs/生物炭复合材料对DTPA-Cd和镉浸出毒性有较好的钝化效果,其中添加复合材料后5 mg·kg?1镉污染土壤DTPA-Cd含量降低90.08％,浸出毒性降至0.044 mg·L?1,反应达到56 d时,镉污染土壤中DTPA-Cd和浸出毒性没有明显增加,5 mg·kg?1土样浸出毒性维持在0.039 mg·L?1,FeAl-LDHs/生物炭修复效果稳定性较好.这主要归因于生物炭大的比表面积和孔结构有利于表面LDH的负载和分散,为镉的钝化提供了更多的附着位点.同时,FeAl-LDHs/生物炭复合材料表面丰富的含氧官能团和金属-氧键能够与Cd2+发生配位反应,可以促进土壤中镉由弱酸提取态向残渣态转化,降低Cd的生物有效性和迁移性.