CaO机械化学法去除土壤中DDTs的工艺参数优化

为了探究应用机械化学技术处理高浓度DDTs污染土壤的最优工艺,以CaO为球磨药剂,采用行星式球磨机对高浓度DDTs污染土壤进行球磨无害化处理研究,分析不同尺寸磨球配比、球磨机转速、球料比(磨球与物料的质量比)和物料比(CaO与土壤的质量比)对DDTs的去除效果,并通过响应面法优化工艺参数.结果表明:单独使用大球(直径20 mm)球磨4 h后,土壤中DDTs残余量为4 mg/kg;而单独使用其他更小尺寸(10和8 mm)的磨球或不同尺寸磨球组合处理下的DDTs残余量均超过80 mg/kg,与单独使用大球处理的效果有显著差异.单因素试验结果显示,去除土壤DDTs的最佳参数为转速500 r/min、球料比35∶1、物料比5∶10,在该工艺条件下球磨3 h后土壤中DDTs残余量为44 mg/kg,去除率可达99.6%.依据三因素三水平的Box-Behnken试验建立的响应面模型可较好地反映土壤中DDTs残余量与转速、球料比和物料比之间的关系,各因素对土壤中DDTs残余量的影响大小表现为球料比＞转速＞物料比;通过优化计算得到使DDTs残余量达到最低时的工艺参数为转速500 r/min、球料比24∶1、物料比5∶10,在该工艺条件下球磨3 h后土壤中DDTs残余量为369 mg/kg,可见响应面法优化并未能够筛选出最优的球料比.因此,CaO机械化学法无害化处理高浓度DDTs污染土壤的最优工艺参数为各单因素试验确定的工艺条件组合,即球磨转速500 r/min、球料比35∶1、物料比5∶10.      

高浓度DDTs污染土壤机械化学球磨试剂筛选

为了筛选DDTs(包括DDT及其衍生物——DDE、DDD)高污染土壤无害化处理的机械化学球磨试剂,以某退役DDT生产场地高污染土壤为研究对象,将不添加任何球磨试剂处理作为对照,分析添加不同球磨主剂(CaO、CaO₂和Fe粉)、球磨助剂(SiO₂、Al₂O₃)组合以及双金属(Fe-Ni、Fe-Zn)试剂对土壤中DDTs的去除效果. 结果表明:①对照处理下土壤w(DDTs)随球磨时间的延长而不断降低,8 h后降至404.0 mg/kg,仍远超过GB 5085.6—2007《危险废物鉴别标准 毒性物质含量鉴别》标准限值〔w(DDTs)为50 mg/kg〕;单一添加CaO₂处理球磨8 h后,土壤及球磨剂混合物中w(DDTs)仍为118.0 mg/kg;而单一添加CaO和Fe粉处理分别于球磨4和6 h后,土壤及球磨剂混合物中w(DDTs)低于GB 5085.6—2007标准,因此,CaO和Fe粉是较好的DDTs机械化学球磨主剂. ②与单一添加CaO处理相比,在CaO中加入球磨助剂SiO₂或Al₂O₃球磨4 h后,土壤及球磨剂混合物中 w(DDTs)由28.55 mg/kg分别显著降至18.70或17.57 mg/kg,DDTs去除率由99.16%升至99.45%或99.48%. 与单一添加Fe粉处理相比,在Fe粉中加入SiO₂或Al₂O₃球磨4 h后,土壤及球磨剂混合物中w(DDTs)由193.0 mg/kg分别显著降至54.25或69.98 mg/kg,虽然仍略超过GB 5085.6—2007标准限值,但却显示出SiO₂或Al₂O₃对机械化学去除土壤DDTs具有显著的促进作用. ③Fe-Ni和Fe-Zn双金属球磨处理4 h后,土壤及球磨剂混合物中w(DDTs)分别为27.00和4.00 mg/kg,DDTs去除率分别达到99.21%和99.88%. 因此,Fe-Zn双金属作为去除土壤DDTs的机械化学球磨试剂,具有潜在的应用前景.