微米Cu/Fe处理有机氯农药污染土壤洗脱液效果研究

摘要

我国由有机氯杀虫剂（Organochlorine Pesticides，OCPs）造成的场地污染问题十分严峻，对生态环境和人类健康构成了极大威胁。随着城市化进程的快速发展，很多场地都面临着二次开发，因此亟需进行修复。增效洗脱在有机物污染土壤修复研究中得到了广泛关注，是一种高效且相对经济2的修复技术。但目前关于OCPs污染土壤增效洗脱的研究较少，特别是在含OCPs的土壤洗脱液的后处理及淋洗剂再生回用方面，鲜有文献报道。
　　 本文以非离子表面活性剂曲拉通Triton X-100(TX-100)为洗脱剂，以有机氯农药污染场地土壤为对象，分别取不同区域、不同污染程度的两种土，即1号土(0～20 cm)和2号土(20～40 cm)，选择土壤中七氯、氯丹和灭蚁灵为目标污染物，首先筛选出最佳TX-100洗脱条件，研究了微米零价铁和微米Cu/Fe双金属对污染土壤洗脱液中OCPs的降解效果;其次考察了洗脱液中OCPs初始浓度、洗脱液pH值、微米零价铁加入量和Cu负载量对Cu/Fe去除OCPs效果的影响;最后利用微米Cu/Fe处理后的表面活性剂洗脱污染土壤，研究再生表面活性剂的洗脱效率和TX-100的回收率，并探讨了洗脱液中OCPs降解产物对TX-100回收利用的影响。本文得出的主要结论如下:
　　 (1) TX-100浓度为1.0％(m/v)，液土比为10∶1时，24 h后，1号和2号土壤洗脱液中七氯、α-氯丹、γ-氯丹和灭蚁灵的总洗脱率在50％以上，其中七氯的洗脱率在80％以上。当TX-100浓度增加到2.0％，2号土壤中四种污染物的总洗脱率均达到了80％以上，1号土壤洗脱液中氯丹和灭蚁灵的洗脱率在70％左右，七氯的洗脱率为83.2％。
　　 (2)微米零价铁对2号土壤洗脱液中OCPs具有一定的去除效果。微米零价铁剂量增加，有利于洗脱液中OCPs去除。对于1号土壤洗脱液，除七氯较易去除，微米零价铁对其他三种污染物去除效果甚微。微米零价铁负载Cu后，对2号土壤洗脱液中氯丹和灭蚁灵的平均去除率提高近50％，而且对于1号土壤洗脱液中较高浓度的OCPs也有一定的去除效果，1.0％ Cu/Fe对1号土壤洗脱液中七氯、γ-氯丹、α-氯丹和灭蚁灵的去除率分别为98.8％、53.8％、49.0％和44.4％。
　　 (3)微米Cu/Fe对2号土壤洗脱液中OCPs降解符合准一级动力学模型，四种目标污染物的去除速率大小顺序为:γ-氯丹＞七氯＞α-氯丹＞灭蚁灵。当微米零价铁加入量为1.0g(25 g/L)，Cu负载量为1.0％，洗脱液pH值为6.89时，Cu/Fe对2号土壤洗脱液中七氯、γ-氯丹、α-氯丹和灭蚁灵的去除效果最好，去除率分别为100.0％，99.3％，80.8％和71.1％。洗脱液中OCPs初始浓度越低，微米零价铁加入量越大，OCPs去除率越高;偏酸性条件有利于Cu/Fe对γ-氯丹和灭蚁灵的去除，而α-氯丹在中性条件下去除效果最好;1号土壤和2号土壤洗脱液的最佳铜负载量分别为2.0％和1.0％。
　　 (4)微米Cu/Fe脱氯还原过程中，TX-100的回收率高于95％，TX-100损失量可以忽略不计。TX-100一次回收液（经Cu/Fe处理后洗脱液中的TX-100）对污染土壤仍具有一定的洗脱效果（第二次洗脱）。液土比为5∶1，10∶1和20∶1时，TX-100一次回收液对2号土壤OCPs总体洗脱率（第二次洗脱）比TX-100原液（第一次洗脱）分别下降了约20％，10％和30％。液土比较低时，OCPs中间产物对TX-100洗脱没有抑制作用，当液土比为20∶1时，七氯、γ-氯丹、α-氯丹和灭蚁灵洗脱率比不合OCPs的TX-100原液降低了近20％。利用微米Cu/Fe对土壤洗脱液的处理及表面活性剂的再生具有可行性。

目录

论文说明

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 研究内容及技术路线

1．2．1 研究内容

1．2．2 技术路线

参考文献

第二章 文献综述

2．1 七氯、氯丹和灭蚁灵的性质及危害

2．2 OCPs污染土壤的增效洗脱研究现状

2．2．1 增效洗脱技术的研究进展

2．2．2 化学表面活性剂的增效洗脱作用

2．3 有机污染土壤洗脱液后处理研究现状

2．3．1 洗脱液的物理处理技术

2．3．2 洗脱液的化学处理技术

2．4 零价铁还原脱氯技术

2．4．1 零价铁还原有机氯化物的发展及现状

2．4．2 零价铁及纳米零价铁

2．4．3 双金属

2．4．4 零价铁还原降解有机氯化物影响因素

参考文献

第三章 微米零价铁对土壤洗脱液中OCPs降解效果研究

3．1 试验材料

3．1．1 污染场地概况

3．1．2 试剂与仪器

3．1．3 供试土样

3．2 实验方法

3．2．1 表面活性剂配制

3．2．2 土壤洗脱实验

3．2．3 微米Cu／Fe双金属制备

3．2．4 微米零价铁对洗脱液中OCPs的降解实验

3．3 结果与讨论

3．3．1 液-液萃取效率

3．3．2 TX-100浓度筛选

3．3．3 微米零价铁对土壤洗脱液中OCPs的降解

3．3．4 Cu／Fe对土壤洗脱液中OCPs的降解

3．5 小结

参考文献

第四章 Cu／Fe双金属降解洗脱液中OCPs影响因素

4．1 实验材料

4．1．1 试剂与仪器

4．1．2 供试土样

4．2 实验方法

4．2．1 微米Cu／Fe对洗脱液中OCPs的降解实验

4．2．2 微米Cu／Fe降解洗脱液中OCPs动力学实验

4．3 结果与讨论

4．3．1 微米零价铁加入量对Cu／Fe双金属还原效果影响

4．3．2 pH值对Cu／Fe双金属还原效果影响

4．3．3 Cu负载量对Cu／Fe双金属还原效果影响

4．3．4 微米Cu／Fe降解洗脱液中OCPs反应动力学

4．4 小结

参考文献

第五章 表面活性剂回收利用

5．1 实验材料

5．1．1 试剂与仪器

5．1．2 土样采集

5．2 实验方法

5．2．1 制备土壤洗脱液

5．2．2 TX-100第一次洗脱实验

5．2．3 微米Cu／Fe处理实验

5．2．4 TX-100二次洗脱实验

5．2．5 TX-100浓度测定

5．3 结果与讨论

5．3．1 微米Cu／Fe筛选及TX-100浓度变化

5．3．2 TX-100原液与TX-100一次回收液洗脱效果比较

5．3．3 Cu／Fe还原OCPs中间产物对TX-100洗脱效果的影响

5．4 小结

第六章 全文结论与研究展望

6．1 全文结论

6．2 创新点及不足

6．3 研究展望

作者简介

致谢