活化赤泥颗粒对磷的吸附及对消落带干湿交替环境下磷的固定

摘要

赤泥是氧化铝工业的副产物，不仅产量巨大，而且污染环境。三峡水库自建成后，在库区形成落差30m的消落带，由于消落带土壤受到周期性的淹水一落干作用，其理化性质等随之发生变化，淹水后可能持续释放磷到上覆水体中而产生面源污染。本文以赤泥为主要原料制备了赤泥颗粒吸附材料，并将其用于去除水体中的磷，同时以赤泥、硅灰石、白云石、赤泥颗粒为吸附剂，进行实验，模拟三峡库区消落带香溪河“淹水-落干”周期，消落带沉积物的中无机磷形态的变化及铁氧化物的转化。主要结论如下:
　　(1)综合考虑除磷效果，选择65％活化赤泥粉末（600℃活化）、15％硅灰石（或白云石）、15％湖泊底泥和5％碳酸氢钠制备括化赤泥颗粒，其对磷的去除效果增加，且对水体的pH影响小。
　　(2)活化赤泥颗粒吸附除磷的最佳pH值为5，对磷的去除量达到最大值为6.08mg/g。在初始浓度为20mg/L，pH为7，活化赤泥颗粒投加量为10g/e时，振荡8h，活化赤泥颗粒对磷的吸附在初始阶段先增长迅速，然后逐渐变缓，最后趋于稳定，故可认为8h左右达到平衡，且其在前4h吸附量约占整个除磷过程的95％以上。四种赤泥颗粒的平衡吸附容量分别为1.58mg/g、1.98mg/g、1.42mg/g、1.82mg/g。
　　(3)干湿交替第一阶段时，上覆水中总磷(TP)、正磷酸盐(SRP)、可酶解磷(EHP)浓度均先降低后上升，二次覆水后，上覆水磷浓度快速上升。土样中的总磷先升高后快速下降，二次覆水时，土壤中总磷的浓度随着覆水时间的迁移而降低，说明干湿交替覆水过程中，促进了土壤中的磷向水中释放。
　　(4)干湿交替环境下，无机磷形态也发生变化。TP在每次淹没时释放量递增，;Ca2-P整体上减少，Ca8-P和Ca2-P有同样的变化规律，但不如Ca2-P变化显著，Al-P在淹水期间减少，干燥时增加，Fe-P在淹水时增加，干燥时减少，O-P变化不大。淹水过程中土壤结晶态氧化铁含量下降，同时无定形氧化铁大幅度增加，二者呈极显著的负相关。
　　(5)四种吸附材料对沉积物中磷的固定效果由强到弱依次为:赤泥＞硅灰石＞赤泥颗粒＞白云石。二次覆水结束时，赤泥对磷的固定率达到了26.41％。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 赤泥的产生与危害

1．1．1 赤泥的产生及成分

1．1．2 赤泥的性质

1．1．3 赤泥引发的环境问题

1．2 赤泥的综合利用

1．2．1 赤泥中重金属的回收应用研究

1．2．2 赤泥作为建筑材料的应用研究

1．2．3 赤泥在农业生产的应用研究

1．2．4 赤泥在环保领域的应用研究

1．3 活化赤泥颗粒对磷的吸附研究

1．3．1 活化方法

1．3．2 活化赤泥颗粒应用研究

1．4 三峡库区消落带的基本概况

1．4．1 消落带的概况及特点

1．4．2 消落带磷污染现状

1．4．3 消落带磷污染研究进展

1．5 研究内容及技术路线

1．5．1 研究背景和意义

1．5．2 研究内容

1．5．3 技术路线

2 活化赤泥颗粒的制备及其对磷吸附的研究

2．1 引言

2．2 材料与方法

2．2．1 实验材料

2．2．2 实验仪器及试剂

2．2．3 活化赤泥颗粒的制备

2．2．4 除磷吸附试验设计

2．2．5 样品分析

2．2．6 数据分析

2．3 结果与讨论

2．3．1 不同配比赤泥颗粒对除磷效果的影响

2．3．2 不同热活化赤泥颗粒对除磷效果的影响

2．3．3 活化赤泥颗粒除磷条件的正交试验

2．3．4 溶液pH对除磷效果的影响

2．3．5 赤泥颗粒投加量对除磷效果的影响

2．3．6 溶液初始浓度对除磷效果的影响

2．3．7 吸附时间对除磷效果的影响

2．3．8 动力学研究

2．3 本章小结

3 消落带干湿交替环境下土壤磷的固定

3．1 引言

3．2 实验材料与方法

3．2．1 采样区概况

3．2．2 样点设置与样品采集

3．2．3 实验设计

3．2．4 样品分析

3．3 结果与讨论

3．3．1 干湿交替环境下水样中磷的变化趋势

3．3．2 干湿交替环境下土样pH的变化趋势

3．3．3 干湿交替环境下土样中磷的变化趋势

3．3．4 干湿交替环境中水中铁形态的变化趋势

3．3．5 干湿交替环境下土壤中铁形态与磷吸附解析的关系

3．4 本章小结

4 全文总结与展望

4．1 总结

4．2 展望

参考文献

致谢