几种硫化物对紫色土汞的稳定化效果及优化稳定条件

以西南地区广泛分布的紫色土-灰棕紫泥为对象,探讨了硫化物种类(S、Na_2S、FeS、Na_2S_2O_3和DTCR(二硫代氨基甲酸盐))、用量对不同水平汞污染土壤的稳定化效果。结果表明5种硫化物对土壤汞均具有显著的稳定化效果。固定S:Hg摩尔比为1:1条件下,在1.5～250 mg·kg~(-1)汞污染土壤中,几种硫化物稳定效率相对大小顺序:DTCRNa_2SNa_2S_2O_3SFeS。Na_2S和DTCR在高浓度汞污染土壤中均表现较高的稳定化效果,在不同汞污染浓度下均能在3d内使土壤浸出汞浓度满足美国固体废弃物毒性浸出程序(TCLP)浸出标准要求(0.2 mg·L~(-1)),Na_2S_2O_3稳定效果相对较差,对250 mg·kg~(-1)的汞污染土壤,稳定化处理时间需要15d才能达到浸出标准要求,当汞污染浓度≥150 mg·kg~(-1)时,S和FeS不能满足浸出标准要求。固定汞污染浓度为150 mg·kg~(-1)稳定化效果取决于硫化物的用量,其中,仍然以DTCR效果最好,S:Hg=1稳定化处理3 d时即可达汞浸出标准。Na_2S和Na_2S_2O_3则均需要在较高的浓度下才能实现汞的稳定化,但是过高的用量会导致土壤中HgS再次溶解,两者的最佳施用量为S:Hg=5。元素S和FeS则需要以S:Hg5稳定化处理7 d以上才能达到浸出标准要求。土壤中汞的浸出活性与其赋存形态有关,交换态(Exc-Hg)和碳酸盐结合态汞(Carb-Hg)与土壤浸出汞浓度呈显著正相关,高效稳定剂显著促进了汞向有机质结合态(OM-Hg)和残渣态(Res-Hg)转化。硫化物稳定化处理9个月内土壤中浸出汞浓度始终维持在极低水平,满足持续稳定化要求。     

不同稳定剂对Zn、Cd复合污染废渣的稳定化效果

针对含重金属废渣污染程度高且难处理问题,采用典型硫化物、磷酸盐、CaO、MgO以及配伍药剂对锌(Zn)、镉(Cd)复合污染强酸性废渣进行稳定化,利用水浸提法(HJ 557-2010)评估稳定化效果,以GB 8978-1996最高允许排放浓度为达标限值,达到安全处置的目的。结果表明,单一磷酸盐和硫化物中,同摩尔添加比条件下,Na_3PO_4·12H_2O对Zn和Cd的稳定效果最好,Na_2S·9H_2O对砷(As)稳定效果最好,Zn、Cd、As和铜(Cu)4种金属元素同时达标时的综合稳定效应(η)依次为Na_2S·9H_2O(96.36%)(NH_4)_2HPO_4(87.42%)Na_3PO_4·12H_2O(82.26%)。单一MgO或CaO与组合剂的综合稳定效应顺序依次为0.4%MgO0.4%CaO(0.4%CaO+0.61%Na_2S·9H_2O)(0.4%CaO+0.32%(NH_4)_2HPO_4)1.2%(Na_2S·9H_2O∶(NH_4)_2HPO_4∶Na_3PO_4·12H_2O=2∶1∶3)。MgO、 Na_3PO_4·12H_2O、硫钙组合为优选稳定剂。研究结果可为国内含重金属废渣的高效稳定化处理提供参考。     

有机改性蒙脱石负载巯基修复汞污染土壤

以蒙脱石作为原始材料,对其进行有机改性,将巯基基团负载在有机改性的蒙脱石上制备出重金属汞的稳定剂以稳定化修复汞污染土壤。考察稳定化时间、稳定剂添加量、浸出液pH及有机质含量对稳定化效果的影响,探究稳定化前后土壤汞形态变化。通过XRD、FTIR和SEM分析了蒙脱石、有机改性蒙脱石(Mont-OR)和负载巯基有机改性蒙脱石(Mont-OR-SH)的物理化学特征,通过原子吸收法测定汞浓度。稳定化修复结果表明,稳定化时间为30 d,稳定剂添加量为9%时,汞浸出浓度为0.066 mg·L~(-1),稳定率为98.3%,达到GB 5085.3-2007规定的汞限值0.10 mg·L~(-1)。添加不同质量的小麦秸秆作为有机质的来源,均对整个稳定化有促进作用,其中添加量为6%时,促进作用最明显,改变浸出液pH,在强酸性和强碱性条件下,利用此稳定剂对汞的稳定作用降低。TESSIER五步提取法结果表明,负载巯基的有机改性蒙脱石的添加导致可交换态汞、碳酸盐结合态汞、铁锰氧化物结合态汞含量下降,而有机结合态汞、残渣态汞含量增加。实验结果证明有机改性蒙脱石负载巯基能够有效地应用于汞污染土壤修复。     

铁系物还原稳定化技术修复铬污染土壤应用研究

铁系物还原与稳定化是修复铬(Cr)污染土壤的重要手段。采用硫化亚铁(FeS)、硫酸亚铁(FeSO₄)、四氧化三铁(Fe₃O₄)和纳米零价铁(nZVI)4种铁系物对Cr(Ⅵ)污染土壤进行修复，优化修复条件，并进一步联用3种稳定剂(石英砂、高岭土和石灰石)对Cr(Ⅵ)污染土壤进行修复。结果表明，4种铁系物对土壤Cr(Ⅵ)的还原效果为FeSO₄>nZVI>Fe₃O₄>FeS,3种稳定剂对土壤总Cr和Cr(Ⅵ)的稳定化效果为高岭土>石灰石>石英砂。其中，nZVI-石英砂和nZVI-高岭土联用对土壤Cr(Ⅵ)的还原率超过99%,修复后，土壤中可交换态和碳酸盐结合态的Cr含量减少，残渣态Cr含量增加。     

热解吸对污染土壤中不同形态汞的去除作用

选取贵州省万山矿区的汞污染土壤样品进行不同形态汞的热解吸去除行为研究。研究了热解吸过程中∑Hg的去除效果及动力学,以及温度和时间对污染土壤中不同形态汞的去除作用。结果表明,热解吸修复技术可有效去除土壤中的汞,土壤中∑Hg的热解吸过程符合二级动力学方程。固定热解吸时间在10 min时,随着热解吸温度的升高,土壤中水溶态汞、盐酸溶态汞和碱溶态汞含量呈现先下降后上升再下降的趋势,王水溶汞和盐酸溶态汞始终呈现下降趋势,说明不同形态的汞之间发生了转化。热解吸温度为250℃时,随着热解吸时间的增加,环境风险大的水溶态汞、盐酸溶态汞、碱溶态汞和硝酸溶态汞的去除率大幅增加,土壤的有机质损失较少,说明在低温下,延长热解吸时间,对生物毒性强的形态汞有良好的修复效果,且此温度下处理后的土壤更容易恢复农田耕作。     

化学淋洗与生物质炭稳定化联合修复镉污染土壤

为探讨土壤淋洗与生物质炭稳定化联合修复技术对镉(Cd)污染黄棕壤修复效果的影响,研究通过振荡淋洗实验、BCR连续化学提取法和CaCl_2一次提取法,筛选确定污染土壤的最佳淋洗方案,并比较了淋洗修复、淋洗+稳定化修复技术对污染土壤中Cd生物有效性的影响。结果表明:3种淋洗剂的淋洗效率强弱顺序为EDTA-2NaHCl柠檬酸,最佳淋洗条件为0.12 mol·L~(-1)EDTA-2Na在固-液比1:4条件下振荡淋洗3 h,Cd的洗脱率为81.3%;淋洗后土壤中Cd的有效态(F1+F2)百分比减少了51.0%,显著降低了污染土壤的重金属总量及其环境风险;相比于单一淋洗修复技术,EDTA-2Na在添加体积(V_(添加))为最佳淋洗体积(V_(最优))的80%时,淋洗后再加入3%玉米秸秆炭稳定化15 d的联合修复技术能够将土壤中有效态Cd含量(CaCl_2-Cd)从8.13 mg·kg~(-1)降低到0.42 mg·kg~(-1)。因此,淋洗修复后施加玉米秸秆炭的联合修复技术,能够有效降低重金属污染土壤的生态环境风险,提高土壤环境质量。     

汞污染土壤的电动力学修复试验研究

利用电动力学修复汞污染土壤,并考察电动力学修复对土壤部分理化指标的影响。结果表明,常规的电动力学修复方法不能有效去除土壤中的汞污染物,需要一些强化措施,在阴极电解液中引入KI,KI的引入提高了修复过程中的电流,且KI会与汞化合物生成HgI2-4,提高了汞的迁移效率,从而改善了电动力学修复效果。同时,添加0.50mol/L的KI溶液的试验组具有最佳的修复效果,在此试验条件下,污染土壤中的汞总去除率为81.7%。电动力学修复后,土壤pH有明显改变,阳极区土壤酸化,阴极区土壤碱化;土壤有效氮在阳极区出现明显增加,在阴极区降低,而土壤有机质则没有明显变化。     

高浓度汞污染土壤低温工程性修复复垦的可行性

低温热解技术修复高浓度汞污染土壤(≥100 mg·kg~(-1))工程除汞效果可达70%以上,仍残留20%~30%的惰性汞,是否对农作物安全存在一定风险仍属未知。为此,以低温热解工程性修复前的高浓度汞污染农田土壤为对照,研究修复后土壤在原位大田条件下残留汞的形态变化及对几种常见作物生物产量、质量及汞在植物组织间迁移的影响。结果表明:低温热解过程未对土壤肥力造成影响,经低温热解修复后土壤中有机结合态汞降低64.07%,残渣态汞降低56.38%;高浓度汞污染抑制了作物生长,修复后土壤耕种作物生长状况得以明显改善,作物产量提高了2~3倍;所研究作物可食部分土豆肉、玉米粒及稻米,汞含量分别降低了51.2%、43.8%和53.79%;汞在植株中的分布情况为:根叶茎,残留汞对植株根系的胁迫最为严重,且植株的根和叶汞含量,相比修复前明显降低了2~5倍。     

Fe~(2+)活化过硫酸钠原位修复氯苯污染地下水

通过建立土槽模型模拟实际污染场地,并采用Na2S2O8为氧化剂、柠檬酸螯合Fe2+为活化剂,研究了氯苯在地下水中的迁移分布规律、原位修复及其对地下水环境的影响。结果表明,氯苯在含水层水平纵向上的迁移作用大于横向迁移;随着时间的增加,地下水中氯苯浓度变化总趋势为先增加后减少并最终趋于稳定;随着迁移距离的增加,氯苯的浓度逐渐降低。柠檬酸螯合Fe2+活化Na2S2O8能够有效修复受氯苯污染的地下水和土壤;持续氧化36 h后,地下水和土壤中氯苯的去除率分别达到82.4%和80.3%。进一步研究发现,氧化处理后,出水的p H值基本稳定在3.5、SO2-4浓度为88.7mg/L,满足地下水Ⅱ类水质标准。     

醇类淋洗剂淋洗修复多环芳烃污染土壤

异位土壤淋洗技术是一种有效的污染土壤修复技术。以菲和苯并[a]芘为目标污染物,选取醇类作为淋洗剂,考察了醇种类及浓度、淋洗剂用量、淋洗时间、淋洗温度、淋洗次数对污染土壤(菲和苯并[a]芘质量浓度分别为82.5、4.3mg/kg)淋洗效果的影响。结果表明:修复的最佳条件为正丙醇体积分数40%、淋洗剂用量20mL、淋洗温度20℃、淋洗时间60min、重复淋洗2次,此时菲和苯并[a]芘的去除率分别达到93.05%、86.85%。     

催化氧化吸收法去除燃煤电厂烟气中Hg~0的研究

针对燃煤电厂汞污染问题,利用现有污染物设备实现汞的同步脱除是具有经济效益、环境效益与工程实用前景的一种方法。在广泛使用的湿法烟气脱硫(WFGD)系统中,研究过渡金属离子(Mn2+、Co2+、Ni 2+、Cu2+)与H2O2构成的类芬顿体系(简称M2+/H2O2体系)对烟气中Hg0的氧化脱除效果,以及不同H2O2浓度、反应温度、初始pH、SO2浓度对M2+/H2O2体系Hg0脱除效果的影响。结果表明,类芬顿试剂能有效促进烟气中Hg0的脱除,脱汞率随着H2O2浓度和过渡金属阳离子浓度增加而提高,且各过渡金属离子的催化氧化作用为Co2+Mn2+Ni 2+Cu2+。初始pH能促进M2+/H2O2体系Hg0的脱除,SO2的存在会起到一定抑制作用,反应温度会影响该系统对Hg0的脱除效果,脱汞最佳反应温度为55℃,符合工程运行条件。可见,采用直接向脱硫浆液中加入添加剂的方法能有效控制燃煤电厂汞污染,且该方法操作简单,具有很好的工业应用前景。     

复合污染土壤中砷和镉的原位固定效果研究

采用人工模拟的砷和镉复合污染土壤研究了不同修复剂对砷和镉固定能力的差异.结果表明,经MgO、CaO这2种碱性药剂处理后4种不同污染浓度的土样中砷和镉的浸出浓度均有所降低,在一定程度上能使2种污染元素达到共同稳定,但土壤pH会随着两者加入量的增加而升高,因此使用时要仔细考虑两者的用量;Al2O3对土样中的砷和镉也有一定的...     

产黄青霉浸出修复重金属污染土壤

采集铅锌冶炼厂周边表层土壤,分析其污染情况,并用产黄青霉菌浸出修复,用正交法考察温度、培养基pH值和浸出时间对浸出率的影响,拟寻找最佳修复方案。结果表明:根据GB 15618-95二级土标准值,铅锌冶炼厂周边表层土壤中Zn和Cd已达重度污染程度,Cu达中度污染,Pb为轻度污染,Cr未污染;综合污染指数表明铅锌冶炼厂周边表层土壤已达严重污染程度;Pb和Zn的最适浸出温度为30℃,Cd和Cu的最适浸出温度为20℃;当培养基pH值为7.0时,Pb、Zn、Cd和Cu的浸出率之和最高,Pb和Zn的浸出率之和均在浸出7 d时最高。极差分析表明,培养基pH值和浸出时间是影响产黄青霉浸出修复重金属污染土壤的主要因素;方差分析表明,培养基pH值和浸出时间对Zn的浸出率影响显著,3种因素对Pb、Cd和Cu浸出率的影响均不明显。当温度为30℃,pH值为7.0,浸出7 d时各重金属的浸出率均最高,故产黄青霉浸出修复重金属污染土壤的最优方案为A2B2C3。     

不同化学还原体系下铬污染土壤的处理效率

以某场地两种典型铬污染土壤(Soil A和Soil B)为研究对象,探讨了不同药剂对土壤Cr~(6+)的还原效果以及洗脱效果。结果表明,Na_2S较FeSO_4对土壤中Cr~(6+)有更好的还原效果,还原率和总还原效率均可大于99%;具体工艺参数为:Na_2S添加倍数5倍且pH值5~7。FeSO_4和Na_2S对Cr~(6+)均有很好的洗脱效果,可将两种土壤洗脱液中Cr~(6+)还原完全(未检出);具体工艺参数:FeSO_4添加倍数5倍且pH值5~7或者Na_2S添加倍数5倍且pH值5。综合考虑还原和洗脱效果,最优的工艺参数为Na_2S添加倍数5倍且pH值5。通过经济性分析,处理1 t污染土壤Soil A和Soil B的药品费用分别为3.55元和59.52元。     

成都东郊稻田土中汞的分布特征研究

选取成都东郊唯一的火力发电厂周围的稻田土为研究对象,对稻田土中各种形态汞的分布特征进行了调查与研究,探讨稻田土中汞的分布规律,为分析和判断稻田土中汞的迁移和转化行为及该区汞污染土壤的修复提供重要依据。结果表明,处于火力发电厂烟尘排污口下风向的1#、2#、3#、4#采样点土样受到了严重的汞污染,呈现出高含汞特征,总汞平均质量浓度在9～41mg/kg,平均值为24.546mg/kg,远远超出《土壤环境质量标准》(GB 15618—1995)二级标准所规定的限值(0.5mg/kg),而处于排污口上风向的5#、6#、7#、8#土样没有受到明显的汞污染,大部分土样的总汞含量与成都市土壤汞平均含量接近;1#、2#、3#、4#土样中5种形态汞的垂直分布均呈现出随着土壤深度增加而减少的特征;1#、2#、3#、4#土样中的各形态汞平均百分比为有机结合态汞>硝酸溶汞>残渣态汞>铁锰氧化态汞>水溶和可交换态汞,土壤中含有的大部分汞化学性质比较稳定,难以被植物吸收利用,而易被植物吸收利用的水溶和可交换态汞虽然仅占极小一部分,但含量还是高于成都市土壤中水溶和可交换态汞的背景值。     

工艺参数对表面活性剂洗涤修复PAHs污染土壤的影响

采用土壤洗涤(soil-washing)技术,分别用TritonX-100和Tween-80为强化洗涤剂研究了搅拌强度、洗涤时间、表面活性剂浓度、液固比、温度和间歇搅拌6个工艺参数对PAHs污染土壤洗涤效果的影响。通过一系列烧杯搅拌实验得到最佳洗涤工艺参数。TritonX-100和Tween-80的最佳洗涤时间分别是30 min和60 min,其他工艺参数最佳条件均相同。分别是搅拌强度为250 r/min,表面活性剂浓度为5 g/L,液固比为10∶1,温度为室温和连续搅拌。在此最佳工艺参数条件下,污染土中PAHs的残留率<10%,基本上满足目标污染物的修复目标。应用表面活性剂强化洗涤技术修复PAHs污染土壤是合理和可行的。     

微波催化氧化修复技术处理有机氯污染土壤

采用微波催化氧化修复技术处理常州某农药厂有机氯农药污染场地和南通某化工厂有机氯污染场地土壤,考察不同参数条件下实验装置对污染土壤的处理效能。结果表明,在微波功率18kW、微波辐射时间20min、土壤处理量400kg/h、土壤含水率15%、活性炭添加量0.03kg/kg的最佳条件下,实验装置运行稳定,有机氯农药污染土壤中氯丹去除率可达70%左右;有机氯污染土壤中邻二氯苯、石油烃总量、1,2-二氯乙烷、苯酚去除率分别可达到99.98%、91.29%、98.52%、74.74%。研发的污染土壤微波催化氧化修复技术及实验装置对有机氯污染土壤的修复具有一定的普适性。     

改性拜耳法赤泥颗粒的制备及对土壤铅的稳定化处理

拜耳法赤泥产量大且成分复杂,碱性强,难处理,易引起环境污染。而近年土壤重金属污染形势严峻,儿童血铅中毒事件时有发生。针对上述问题,以拜耳法赤泥为主要原料,加入少量水泥等添加剂改性制备赤泥基颗粒材料,并将其应用于土壤中铅的稳定化。结果表明,材料配方为2%水泥+5%石膏+5%粉煤灰+5%磷酸二氢钙+83%,水灰比为0.5,圆盘造粒参数为28°α40°、20r·min~(-1)R40r·min~(-1)时为颗粒最佳条件。按此配方制备的赤泥颗粒对铅污染浓度为100、250、500和800mg·kg~(-1)的模拟污染土壤进行修复,当投加5%的颗粒,稳定10d后,土壤中铅的生物可利用态分别降低了72.52%、65.38%、64.73%和40.03%,而残渣态增加了43.4%、35.13%、43.42%和43.97%,有随着污土浓度增加而增加的趋势,表明赤泥制备成颗粒材料后能有效稳定土壤中不同浓度的铅。     

复配Na_2S-DDTC处理高浓度含Ni电镀废水

为降低实际工程中二硫代氨基甲酸盐(DTC)类螯合剂用药成本,以某电镀厂高浓度含络合Ni电镀漂洗废水作为处理对象,研究了一种有机巯基类螯合剂(简称DDTC)复配Na_2S去除Ni离子的效果与机理,并重点对反应pH、DDTC与Na_2S单独、复配投加量、含Ni初始浓度等几个因素的影响进行探究。实验结果表明:反应pH值对Ni的去除有较大影响,pH=9.0时Na_2S-DDTC对Ni的去除效果最好;Na_2S-DDTC对电镀络合Ni具有很好的捕集功能,优于Na_2S、DDTC单独使用,其中当pH=9.0,nNa_2S/nNi=1.5,ρ(DDTC)=200 mg·L~(-1)时,Ni的剩余浓度为0.062 mg·L~(-1),达到《电镀污染物排放标准》(GB 21900-2008)中关于Ni污染物特别排放限值要求(0.1 mg·L~(-1));Na_2S-DDTC处理不同初始浓度的含Ni废水具有较宽的应用范围,其中Na_2S对Ni的用量存在nNa_2S/nNi=1.5的化学计量关系,DDTC存在不同的最佳投药量;Na_2S与DDTC复配使用具有一定的协同作用。     

还原稳定剂配伍对铬污染土壤的稳定化效果

以某铬盐生产场地内的铬(Cr)污染土壤为研究对象,探讨了多硫化钙(CPS)、硫酸亚铁(FeSO_4)、零价铁粉(Fe~0)、葡萄糖和淀粉单用或复配对土壤中六价铬(Cr(Ⅵ))含量和浸出毒性的影响。结果表明:添加质量比3%的CPS和FeSO_4对土壤Cr(Ⅵ)的还原率分别为81.5%和46.4%,而Fe~0无显著还原作用,但FeSO_4和Fe~0对Cr(Ⅵ)的稳定效率分别为95.2%和90.9%,明显高于CPS(83.0%);养护5 d时,CPS+FeSO_4对土壤Cr(Ⅵ)的还原率和稳定效率分别为99.8%和97.0%,但养护30 d时,其还原率和稳定效率分别显著降低1.3和8.0个百分点;与CPS+FeSO_4类似,CPS+Fe~0对土壤Cr(Ⅵ)的还原率随养护时间增加而显著降低,但其稳定效率并未随养护时间增加而显著降低;此外,与CPS-6相比,Fe~0参与的复配处理对土壤总Cr和Cr(Ⅵ)的稳定效率显著增加,均达到99.8%以上,浸出浓度均小于0.05 mg·L~(-1);有机碳源参与的复配处理的还原率和稳定效率均随养护时间的增加而增加,其中CPS+Fe~0+葡萄糖处理养护30 d时土壤Cr(Ⅵ)为0.24 mg·kg~(-1),总Cr和Cr(Ⅵ)浸出浓度均小于0.05 mg·L-1,满足《重金属污染场地土壤修复标准》(DB 43 1165-2016-T)要求。同等药剂添加比例下,还原稳定剂复配可以取长补短,提高药剂对土壤Cr(Ⅵ)的还原率和稳定效率。