铬污染土壤的稳定化处理及其长期稳定性研究

利用不同投加比例的FeS、FeSO4、Fe0和Na2S2O4,分别对铬污染土壤进行处理,通过土壤浸出浓度和六价铬含量的测定,考察这4种还原剂对铬污染土壤的短期(3 d、28 d)和长期(1 a)稳定作用.结果表明,将FeS和Fe0直接用于铬污染土壤的稳定化时,由于其溶解度很低,稳定效果不好.而FeSO4对铬污染土壤的稳定化具有很好的效果,可以在短期内降低总铬和六价铬的浸出浓度,减少土壤中的六价铬含量,且其效果随着投加浓度的增加而提高.在长期稳定过程中,由于铁的氢氧化物的逐渐形成,其稳定化效果进一步提高.Na2S2O4同样有利于铬污染土壤的稳定化.在适当的投加比例下,FeSO4和Na2S2O4对土壤pH值影响很小,维持在6~8.     

场地土壤中有效态砷的稳定化处理及机理研究

分别以生石灰和亚铁盐作为辅助剂与稳定剂对2种砷污染的土壤进行稳定化处理,通过化学浸出、形态及结构研究,揭示土壤中有效砷的稳定效率和机理.结果表明,外源铁添加量与土壤砷含量(Fe/As)的物质的量比达到6:1~8:1,CaO投加比例为0.05%~0.1%(w/w)时,土壤中有效态砷的稳定效率超过85%.土壤有效砷的稳定化处理主要是将砷从非专性吸附态和专性吸附态转化为弱结晶的铁铝或铁锰水化氧化物结合态、结晶铁铝或铁锰水化氧化物结合态.稳定处理后2种污染土均有新物相羟砷铜矿(As2Cu5H4O12)生成.     

吸附材料对钒矿污染土壤重金属的稳定化效果

选用壳聚糖和活性炭两种吸附材料,分别以不同的质量比添加到供试土壤中,固化后进行毒性浸出实验,研究吸附材料对土壤中钒(V)、铬(Cr)的稳定化效果,并通过表征吸附材料的红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)探究吸附材料对V、Cr的稳定化机理.结果表明,壳聚糖对V、Cr均有较好的稳定化效果,活性炭对V的稳定化效果不稳定,对Cr的稳定化效果很好.吸附材料添加量的改变对稳定化效果影响不大.稳定化30d时,0.5%壳聚糖对V、Cr的稳定化率分别为74.04%、46.77%;0.5%活性炭对V、Cr的稳定化率分别为1.86%、87.75%.FTIR和XPS表征结果表明,壳聚糖中含活性强的氨基和羟基较多,活性炭中含氨基、羟基较少.因此壳聚糖和活性炭可作为土壤重金属的稳定剂,使钒矿污染土壤得到修复.     

硫化物对电镀厂铬污染土壤的稳定化效果及其机理研究

以某电镀厂旧址内的铬(Cr)污染土壤为研究对象,分别添加多硫化钙(CPS)、硫化钠(Na2S)以及焦亚硫酸钠(Na_2S_2O_5)3种硫化物稳定剂,探究3种稳定剂不同投加摩尔比对土壤中Cr的价态变化、浸出毒性和形态分布的影响.结果表明:CPS对Cr(Ⅵ)还原效果最佳,当CPS投加摩尔比为3时,土壤中Cr(Ⅵ)含量从1587.5 mg·kg-1减少至12.43 mg·kg~(-1),还原效率高达99.2%,然而相同条件下Na_2S和Na_2S_2O_5对Cr(Ⅵ)的还原效率仅分别为55.6%和74.5%.CPS对Cr(Ⅵ)和总Cr稳定效率最高,当CPS投加摩尔比为3时,浸出Cr(Ⅵ)和总Cr浓度分别为0.02mg·L~(-1)和0.32 mg·L~(-1),Cr(Ⅵ)和总Cr稳定效率分别为99.8%和99.1%,此时Cr(Ⅵ)浓度满足GB/T 14848-93《地下水水质标准》规定的限值.相同投加摩尔比下Na2S和Na_2S_2O_5对Cr(Ⅵ)稳定效率分别仅为63.0%和98.9%,对总Cr稳定效率分别为66.5%和77.2%;浸出Cr(Ⅵ)和总Cr浓度随着CPS和Na2S投加摩尔比的增加而降低,然而随着Na_2S_2O_5投加摩尔比的增加,浸出Cr(Ⅵ)浓度持续下降,但总Cr浓度不断升高.CPS和Na2S稳定化后土壤中Cr的有机物结合态变化不大(p0.05)、铁锰氧化物结合态显著增加(p0.05).硫化物稳定剂稳定化后土壤中Cr的可交换态含量的变化是影响浸出总Cr浓度变化的主要原因.基于3种硫化物稳定剂对土壤中Cr(Ⅵ)还原效率、Cr(Ⅵ)和总Cr稳定效率和Cr的可交换态含量的影响,CPS投加摩尔比为3时,对该电镀厂铬污染土壤的稳定化效果最佳.     

自制硫系稳定剂对重金属六价铬污染土壤的稳定化效果及长期稳定性研究

为验证自制硫系稳定剂(KTWDJ-1)修复Cr~(6+)污染土壤的可应用性,以某铬盐厂污染场地为依托进行了稳定化试验,同时与多硫化钙(CPS)、硫化钠(Na_2S)进行对比。总结了硫系稳定剂对Cr~(6+)污染土壤的化学还原稳定化修复效果。结果表明:KTWDJ-1对Cr~(6+)还原效果最佳,当KTWDJ-1的投加比例为3%时,Cr~(6+)浸出浓度从128.5mg/L减少至0.05mg/L,还原效率高达99.96%,然而相同条件下,CPS和Na_2S对Cr~(6+)的还原效率分别为99.04%和85.52%。随着硫化物添加比例的增加,浸出Cr~(6+)浓度持续下降。硫化物稳定化后的土壤中Cr的铁锰氧化态显著增加,可交换态含量的变化是Cr浸出浓度变化的主要原因。此外,三种硫系稳定剂,KTWDJ-1显示了相对较好的长期稳定性,经过酸性水反复沥滤状态下仍能保持稳定的浸出浓度。最后,探究KTWDJ-1的工程最优参数,稳定化过程中,土壤含水率需控制在30%左右,土壤pH调节至9左右,养护时间保证5d以上,污染土壤Cr~(6+)的稳定化效果能达到最佳。     

硫酸选择性浸出镍铁冶炼渣中有价金属

为了解决镍铁冶炼过程产生的冶炼渣堆积对环境造成污染问题,提出低酸提镍-高酸提镁、铁的选择性浸出工艺,并对原料和浸出渣进行XRD和SEM表征。研究结果表明:首段浸出控制H_2SO_4浓度为0. 05 mol/L,液固比为5 m L/g,反应温度为323 K和时间为120 min的条件下,Ni浸出率为97. 8%;二段浸出控制H_2SO_4浓度为2. 5 mol/L,液固比为15 m L/g,温度为363 K和时间为300 min的条件下,Fe、Mg和Cr浸出率分别为82. 43%、91. 68%和86. 50%。低酸可实现镍铁渣中Ni-Fe合金的溶解,高酸破坏硅酸盐矿物的晶体结构,但部分镁铁橄榄石镶嵌在顽火辉石中,降低了Fe、Mg和Cr的浸出率,故破坏硅酸盐矿物的晶体结构是实现高效浸出Fe、Mg和Cr的关键步骤。     

铁铝吸附剂对起爆药污染土壤中锑的稳定化研究

采用3种铁基吸附剂（FeSO₄•7H₂O、针铁矿、Fe⁰）和铝基吸附剂（Al（OH）₃）,对某起爆药污染场地土壤中锑（Sb）进行稳定化处理,通过等温吸附实验、批量浸出实验、比表面积测定以及BCR分析,研究了铁、铝单一和混合吸附剂的稳定化效果以及稳定化前后土壤比表面积及Sb形态的变化.结果表明：不同铁基吸附剂对Sb的等温吸附符合Freundlich模型,FeSO₄ （log K_f= 5.85）的吸附能力明显高于Fe⁰ （log K_f = 3.21）和针铁矿（log K_f = 4.32）;稳定时间为10d的条件下,不同铁基吸附剂对Sb的稳定化效率随添加量的增大而提高,且10%FeSO₄（97.1%） > 10% Fe⁰（72.3%） > 针铁矿（41.0%）;FeSO₄的添加明显促进了土壤中Zn、Cu、Pb的浸出,达到原土壤浸出浓度的1990.2、2.8倍和21.6倍,添加Al（OH）₃后能够显著降低Zn、Cu、Pb的浸出浓度,添加量为4%时,稳定化效率分别达到93.8%（Zn）、93.5%（Cu）和98.3%（Pb）;5%FeSO₄和4% Al（OH）₃混合吸附剂对Sb及Zn、Cu、Pb的综合稳定化效率最好,处理10d后稳定化效率最高可达94.6%、74.2%、82.2%和97.6%;进一步分析表明,混合吸附剂添加后比表面积能够达到原土壤的1.31~1.67倍,残渣态Sb比例增加0.037~0.197倍,与稳定化效果相一致,表明铁铝混合吸附剂是处理起爆药污染场地复合重金属污染土壤的有效途径.     

铬污染土壤的形态特征及药剂稳定化研究

基于典型污染场地中的铬污染土壤,以多种形态划分方法(Tessier法、BCR法、Maiz法)为体系,探讨了铬的污染特征以及多种形态划分方式的适用程度,并利用不同投加比例的FeSO_4、Na_2S、Na_2SO_3,以及复配药剂分别对铬污染土壤进行稳定化处理,通过土壤总铬及六价铬浸出浓度的测定,研究了药剂对铬污染土壤的短期(2 d,28 d)和长期(1 a)稳定化效果。结果表明,该土壤样品中,残渣态的铬含量最大,其次为铁锰氧化物结合态以及有机物和碳酸盐结合态,不同的提取方法虽然在划分形态方面的技术手段各不相同,但存在着一定的联系;3种药剂及复配剂型对污染土壤中的铬均有很好的稳定化效果,可以在短期内降低总铬和六价铬的浸出浓度,并在长期的稳定化过程中,进一步提高稳定效果并保持。     

不同水分条件下铁基氧化物对土壤砷的稳定化效应研究

应用等温吸附试验及室内模拟培养的方法,研究了Fe2O3、Nano-Fe2O3和铁锰双金属氧化物(FMBO)等铁基氧化物对砷的吸附特性和对不同含水量土壤中砷的稳定化效应.从等温吸附试验结果来看,3种铁基氧化物对As(V)和As(Ⅲ)的吸附过程符合准二级动力学方程,12 h后基本达到吸附平衡,吸附等温线符合Langmuir方程,FMBO对As(V)和As(Ⅲ)的吸附容量显著大于Fe2O3和Nano-Fe2O3,且对As(Ⅲ)的饱和吸附容量大于As(V),能够起到氧化和吸附的双重作用.从对不同含水量土壤中砷的稳定化效果来看,Nano-Fe2O3和FMBO在风干和田间持水量土壤中均能达到90%以上的稳定化效率,显著高于Fe2O3;在土壤水分饱和条件下,FMBO的稳定化效率仍保持在93.5%以上,且能够将土壤中As(Ⅲ)氧化成As(V),而Fe2O3和Nano-Fe2O3分别仅为29.4%、81.4%.3种铁基氧化物的添加会使土壤中砷的结合态发生变化,Fe2O3、NanoFe2O3主要使砷由F1非专性吸附态和F2专性吸附态向F4结晶铁锰或铁铝水化氧化物结合态转变,添加FMBO主要向F3无定形或弱结晶铁锰或铁铝水化氧化物结合态转变.总体看来,在非饱和状态的土壤,Nano-Fe2O3和FMBO均为良好的稳定化材料,而对于长期淹水的稻田或地下水位较高的地区,或者由于降雨造成土壤滞水等情况,FMBO可以作为一种优良的稳定化材料用于土壤砷污染修复.     

无机试剂无害化处理垃圾焚烧飞灰的研究

对本地未经处理的飞灰进行浸出毒性实验,重金属离子Cd2+、Pb2+、Se2+、Zn2+浸出浓度超过GB16889-2008。采用Na3PO4、Na2HPO4、Na H2PO4、H3PO4、Fe SO4·7H2O、HAP、Na2S和Na2CO38种无机试剂,分别对飞灰重金属进行稳定化处理。结果表明:Na2S对于Cd2+和Se2+具有最好的去除效果,Na2HPO4对于Pb2+和Zn2+具有最佳的稳定化效果。以Na2HPO4和Na2S进行复配实验,结果表明:2.5wt%Na2HPO4-7.5wt%Na2S的处理效果是无机复配试剂中最好的,且试剂的复配使Cd2+、Pb2+、Se2+、Zn2+的浸出浓度均达到国家标准。XRD结果表明无机药剂复配处理飞灰没有改变原有飞灰的主晶相结构;SEM结果表明无机药剂对飞灰稳定化处理后,由于产生稳定产物,飞灰颗粒由球状变为不规则多角状,且表面有半连续片状结晶体产生。     

电镀场地污染土壤稳定化修复药剂的设计优化

以Cu和Ni等重金属含量较高的污染土壤为研究对象,选取Na_2S、铁粉、Fe S、高岭土、nano-HAP、油菜秸秆生物炭和石硫合剂对其进行稳定化研究,以重金属浸出浓度下降率和单位成本的重金属浸出浓度下降率综合评价各材料单独添加时的修复效果,并进一步选取铁粉、Fe S和石硫合剂进行混料设计实验和添加量梯度实验,分析修复药剂的最佳配比和用量。研究结果表明:1)单一材料修复实验中,石硫合剂的修复效果最佳,综合修复效果评价值顺序为石硫合剂>油菜秸秆生物炭>铁粉>FeS>高岭土>nano-HAP>Na_2S; 2)混料实验中,使用高岭土和石硫合剂按照质量比为0. 76∶1. 24配制稳定化修复药剂,药剂添加量为土壤质量的2. 0%时,综合修复效果最优,污染土壤中Cu和Ni的浸出浓度分别可由7. 01,2. 06 mg/L降至0. 94,0. 47 mg/L。     

含镍废催化剂及其稳定化产物特性分析研究

该废催化剂呈不规则凝聚体,比表面积大,重金属Ni占比0.49％,几乎可以全部消解溶出.国标法下Ni浸出浓度为19.862 mg/L,随着浸出液pH值的降低而迅速增加;Ni浸出量随浸出时间的增加而增大,在10 h后逐渐趋于平稳.NaH2PO4、人造沸石、NTA、乙基黄原酸钾四种稳定化药剂对重金属Ni均有较好的稳定化效果,废催化剂表面形貌特征有显著变化,乙基黄原酸钾因螯合作用而稳定化效果最佳.水泥稳定化产物中重金属Ni在酸性下容易浸出,增容比为1.18,高于药剂稳定化.     

石灰干化污泥稳定后土壤中Pb、Cd和Zn浸出行为的研究

以人工制备Zn、Pb、Cd污染土壤为研究对象,采用城市污水处理石灰干化污泥作为稳定剂,对污染土壤进行稳定化处理,并采用TCLP、SPLP、去离子水浸提和优化的BCR连续提取法对稳定化效果进行分析和评价.结果表明,单独使用石灰干化污泥,TCLP浸出浓度随着干化污泥质量分数的增加而显著减少,干化污泥的质量分数为40%时,稳定化率最大为Zn-99.54%、Pb-99.60%、Cd-99.85%.SPLP和去离子水浸出评价稳定效果时,Pb和Zn在加入质量分数10%和20%的干化污泥时浸出明显降低,但在加入30%和40%时由于在强碱条件Pb和Zn会再溶出,导致稳定效果变差.为了恢复植物生长功能,经过FeSO4和H3PO4调节pH后,石灰干化污泥稳定过的土壤pH有效降低,同时FeSO4和H3PO4有利于促进Pb和Zn的稳定效果.经稳定化后,土壤中的重金属可交换态降低,限制了土壤重金属的迁移.该研究结果表明石灰干化污泥可以再利用,应用于重金属污染土壤的稳定化修复中,并能改善稳定后土壤适宜植物生长的理化性质.     

Fe3+负载凹凸棒土(Fe/ATP)结构表征及其稳定化修复镉(Cd)机制研究

以凹凸棒土(凹土,ATP)为原料,采用浸渍法制备Fe3+负载凹土(Fe/ATP),表征了其结构与形貌,研究了凹土和Fe/ATP对土壤中镉(Cd)的吸附效果,以浸出浓度作为稳定化评价指标,通过吸附前后凹土和Fe/ATP形貌等特征的变化探讨了稳定化修复Cd机制.结果表明,加入质量比20%的凹土和Fe/ATP,Cd的浸出浓度分别降低了45%和91%,说明Fe/ATP对土壤中Cd有显著的稳定化作用.形貌表征分析表明,凹土主要通过结构中的水、—OH基团和晶格缺陷来稳定Cd,而Fe/ATP对土壤中Cd稳定化作用可能主要来自—OH基团以及Fe—O中桥氧的贡献.凹土与氧化铁均为土壤中天然矿物,廉价易得且环境友好,制备方法简单易实现,该复合材料用于Cd污染土壤的稳定化修复具有较好的应用前景.     

纳米零价铁物相转变对砷污染土壤稳定化效果和潜在毒性的影响

为探究纳米零价铁团聚作用和氧化反应等物相转变对土壤中砷的稳定化效果和潜在毒性影响机制,选择纳米零价铁以及其可能的物相转变产物,包括微米零价铁、纳米级Fe₂O₃、微米级Fe₂O₃、纳米级Fe₃O₄等,通过室内模拟实验,研究纳米零价铁物相转变对砷污染土壤稳定化效果和潜在毒性的影响。结果表明:1)相比而言,纳米Fe0对土壤中砷的稳定化效率最优,当其添加量为5%时,水溶性砷含量由稳定化处理前的2.20 mg/kg降至0.11 mg/kg,稳定化效率为94.90%,同时,砷的环境风险由处理前的中等风险降至无风险;2)由浸出实验结果可知,团聚作用引起纳米零价铁向微米零价铁转变时,其对砷稳定化效率的影响并不显著(P>0.05);3)由植物毒性实验可知,纳米零价铁的团聚和氧化作用产物均会抑制油菜籽根系生长,影响种子相对根长,而对种子发芽率和种子发芽率指数无抑制作用;4)基于形态分析、植物毒性和风险分析可知,微米级Fe₂O₃和纳米级Fe₃O₄对土壤中砷的稳定化效率较低,稳定化处理后仍有一定环境风险。因此,在实际修复过程中,纳米零价铁物相转变引起土壤中砷的环境风险变化值得关注。     

某铬盐厂Cr(Ⅵ)污染土壤还原稳定化效果研究

以某铬盐厂铬渣堆存场地内Cr(Ⅵ)污染土壤为研究对象,采用七水硫酸亚铁(Fe SO_4·7H_2O)、多硫化钙(Ca Sx)、Fe SO_4·7H_2O和Ca Sx、Fe SO_4·7H_2O和水泥4种药剂开展Cr(Ⅵ)污染土壤的还原稳定化实验,并利用BCR连续提取法进行铬形态分析。结果表明,Cr(Ⅵ)还原效果:Fe SO_4·7H_2O和Ca Sx复配药剂在4种药剂中对Cr(Ⅵ)的整体还原效果最好。铬稳定效果:Fe SO_4·7H_2O和水泥复配药剂在4种药剂中对土壤铬的稳定性最好,Fe SO_4·7H_2O和水泥复配药剂处理对铬的形态分布的影响是使弱酸提取态、可还原态和可氧化态转化成残渣态,处理后残渣态铬质量分数高达30.98%。污染土壤中铬的形态分布为可氧化态(63.67%)残渣态(23.29%)弱酸提取态(6.80%)可还原态(6.25%),4种药剂处理后土壤中铬的形态分布为可氧化态残渣态可还原态弱酸提取态。     

三价铁促进生物氧化锰稳定土壤砷的效果和机制

通过室内模拟实验,研究了三价铁对生物氧化锰（BMO）稳定化砷污染土壤的促进效果与作用机制.实验结果表明：三价铁的添加提高了BMO对土壤中砷的稳定化效率,当三价铁以质量分数百分比（以Fe计）为0.5%、1%、2%和4%添加时,砷的稳定化效率由单独BMO处理的63.02%增加至86.04%、93.86%、96.56%和97.98%;由连续提取实验结果可知,添加三价铁能够促进土壤中砷的结合形态由可交换态、专属吸附态向无定型铁锰结合态和结晶型铁锰结合态转变,增强土壤中砷的稳定化作用;风险分析进一步表明添加三价铁后砷的环境风险由中风险转变为低风险;矿物晶体结构分析表明,添加三价铁后土壤中出现水铁矿、纤铁矿等次生铁氧化物,这些铁氧化物对土壤中砷有良好的吸附固定能力.总体而言,三价铁的存在能够提高BMO对砷污染土壤的稳定化效率,但三价铁的添加量不宜过高,否则会引起土壤酸化问题.     

铁氧化物法对铬污染黄棕壤钝化效果的研究

该文以模拟的六价铬污染的黄棕壤为研究对象,探讨了铁氧化物法钝化铬污染土壤的稳定化效率。实验结果表明:硫酸铁和硫酸亚铁混合液(0.35 mmol硫酸铁和3.2 mmol硫酸亚铁)的投加会在铬污染土壤中形成铁氧化物晶体钝化修复土壤中的铬;当n(Fe2+)/n(Fe3+)=5,n(Fe)/n(Cr)=40,p H=9.0时,稳定化效果最佳;经过铁氧化物法钝化修复的土壤,通过BCR连续提取发现松散结合的酸可提取态的铬由原来的78.83%降至0.36%,可还原态由原来的9.89%增至14.98%,可氧化态由9.33%增至17.88%,残渣态由1.95%增至66.78%,铬稳定性明显增强;此外,铁氧化物法钝化效果在25~100℃不同特定温度条件下无明显性差异。通过硫酸硝酸法浸出实验,pH在3.2时,修复后铬浸出率由56.47%降至0.16%。     

类芬顿试剂对亚甲基蓝的降解研究

针对印染废水中亚甲基蓝常规处理方式的不足,分别选择Fe3_O_4和Mn~(2+)代替传统芬顿试剂中的Fe~(2+),研究类芬顿试剂及H_2O_2浓度、溶液初始pH等因素对印染废水中亚甲基蓝去除效能的影响。实验结果表明,Fe3_O_4代替Fe Cl_2对亚甲基蓝的去除率低于50%,去除效果并不明显。反应溶液中H_2O_2浓度的变化对处理效果有略微影响,反应溶液中H_2O_2浓度越高,处理效果越好。Mn Cl_2作为类芬顿试剂代替Fe Cl_2,在酸性条件下对亚甲基蓝的处理效果明显增强。当Mn Cl_2浓度为0.04~0.06 mmol/L,pH值为3时处理效果最好,亚甲基蓝去除率接近100%。     

曝气生物滤池(Fe2+)-臭氧组合工艺强化处理石化二级出水

为了强化曝气生物滤池(BAF)-臭氧组合工艺的处理效果,以石化二级出水为处理对象,研究了投加Fe SO_4·7H_2O对组合工艺处理COD和TP效果的影响,同时采用分子量分级、三维荧光扫描、气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)等手段对工艺处理前后水质进行了系统分析.结果表明,在二级出水COD平均浓度82.91 mg·L~(-1),TP平均浓度1.37 mg·L~(-1),Fe SO_4·7H_2O投加浓度为9 mg·L~(-1)时,组合工艺COD平均去除率为52.20%,TP平均去除率为71.50%,相比不加Fe SO_4·7H_2O的对照组,COD去除率提高17.15%,除磷效率提高51.81%.原水中相对分子质量小于1×103的有机物占52%,铁盐强化组合工艺处理后该部分比例增加至75.39%;同时各区间分子量的有机物去除效率提高.三维荧光分析结果表明,Fe SO_4·7H_2O可以提高BAF-臭氧对水中荧光类物质的去除效果.GC-MS结果表明,与对照组相比,Fe SO_4·7H_2O的投加使得出水中有机物的种类减少,浓度降低.铁盐可以强化BAF-臭氧组合工艺处理石化二级出水的能力.