复合有机物对重金属Cd污染土壤淋洗效果的研究

摘要

本文选取盐酸、EDTA、柠檬酸、单宁酸、鼠李糖脂五种淋洗剂，对单一淋洗剂浓度、淋洗速率、淋洗时间三种单因素影响进行研究;通过筛选出修复效果较好、环境危害较小的淋洗剂进行复合，寻找最优复合淋洗条件，并用动力学方程对淋洗过程进行拟合，探索淋洗条件下的动力学特征。通过对土壤不同深度重金属浓度及赋存形态的变化，探究重金属的淋洗机理，最后采用地累积指数(Mull指数)法对重金属镉污染土壤在最优淋洗条件下淋洗后的修复效果进行评价。
　　实验结果表明:
　　(1)五种淋洗剂的土壤重金属镉的淋洗效果顺序为:HCl＞EDTA＞柠檬酸＞单宁酸＞鼠李糖脂。当HCl浓度为2.0mol·L-1，EDTA浓度为0.1mol·L-1，柠檬酸浓度为0.8mol·L-1，单宁酸浓度为10.0mmol·L-1，鼠李糖脂浓度为1.5％时，在淋洗速率为1.0mL·min-1，时间为24h条件下，土壤重金属Cd的去除率分别达到88.89％、83.95％、71.22％、70.22％、23.00％。
　　(2)通过多种淋洗剂的两两复配，最终发现，当柠檬酸与单宁酸这两种淋洗剂进行复配且复配体积比为3∶1，采用同时投加的方式连续淋洗24h，土壤重金属镉的去除率为96.66％。通过对淋洗时间的动力学研究发现随着淋洗时间的增加，复合淋洗条件下对镉的去除速率逐渐下降。
　　(3)通过动力学方程拟合，三种方程的拟合度大小为:Elovich模型拟合度最优，相关系数R2为0.9940，双常数模型的拟合度次之，相关系数R2为0.9786，一级动力学方程模型拟合度最差。说明复合淋洗土壤重金属镉的淋洗过程主要是扩散因子控制，解吸过程为非均相扩散。
　　(4)在最优淋洗条件下，复合淋洗剂在淋洗前后对土壤重金属镉赋存形态的含量测定，淋洗后重金属镉的酸可提取态和氧化物结合态去除率分别达到98.45％、90.98％，且随土壤深度的增加，重金属浓度呈上升的趋势。地累积指数法评价结果显示，淋洗前后土壤由6级极严重污染变为1级轻度-中等污染，土壤重金属镉的浓度显著下降，土壤修复效果显著。

目录

声明

摘要

英文缩略表

第一章 绪论

1．1 土壤重金属镉污染现状概述

1．1．1 重金属污染土壤特性

1．1．2 土壤镉污染现状

1．1．3 重金属的形态分级

1．2 土壤重金属污染修复技术及研究进展

1．2．1 物理修复

1．2．2 化学修复

1．2．3 生物修复

1．3 重金属污染土壤化学淋洗修复技术

1．3．1 化学淋洗修复方法

1．3．2 常用的土壤淋洗剂介绍

1．3．2 化学淋洗修复机理

1．4 研究目标与内容

1．4．1 研究目标

1．4．2 研究内容

第二章 实验设备、材料和技术路线

2．1 实验设备与材料

2．1．1 实验设备

2．1．2 供试试剂

2．1．3 供试土壤及实验装置

2．2 分析测试指标与方法

2．2．1 土壤含水率的测定

2．2．2 土壤pH的测定

2．2．3 土壤有机质的测定

2．2．4 土壤重金属全量的测定

2．2．5 土壤重金属形态分析

2．2．6 质控与回收率实验

2．2．7 数据处理与分析

2．2．8 淋洗动力学研究方法

2．2．9 修复效果评价方法

2．3 技术路线和研究方法

2．3．1 技术路线

2．3．2 研究方法

第三章 淋洗剂及淋洗工艺研究

3．1 淋洗剂的快速筛选

3．2 淋洗条件单因素实验

3．2．1 淋洗剂浓度对重金属镉去除率的影响

3．2．2 淋洗速率对重金属镉去除率的影响

3．2．3 淋洗时间对重金属镉去除率的影响

3．3 复合淋洗的筛选实验

3．4 复合淋洗条件优化

3．4．1 复合淋洗剂投加顺序对重金属镉去除率的影响

3．4．2 复合淋洗剂投加配比对重金属镉去除率的影响

3．4．3 复合淋洗剂投加时间对重金属镉去除率的影响

3．6 本章小结

3．6．1 淋洗剂的筛选

3．6．2 淋洗条件单因素研究

3．6．3 复合淋洗剂的筛选

第四章 淋洗动力学方程

4．1 Elovich方程模型

4．2 双常数方程模型

4．3 一级动力学方程模型

4．4 本章小结

第五章 淋洗机理及修复效果评价

5．1 重金属Cd含量随土壤深度的变化

5．2 淋洗前后重金属Cd赋存形态随土壤深度的变化

5．3 淋洗前后重金属CA赋存形态变化

5．4 地累积指数法评价修复效果

5．5 本章小结

5．5．1 重金属Cd含量及赋存形态随土壤深度的变化

5．5．2 淋洗前后重金属Cd赋存形态变化

5．5．3 土壤修复效果评价

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

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