聚膦酸对废弃铅冶炼厂土壤的淋洗修复及回收技术研究

来源 :四川农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:freeangel01
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土壤重金属污染已经成为制约城市土地可持续开发利用的环境问题之一。土壤淋洗是实现污染场地快速修复和再利用的可行技术,然而新型淋洗剂的淋洗效率和环境风险尚不清楚。本研究采用多氨基多醚基甲叉膦酸(PPMP)和双1,6-亚己基三胺五甲叉膦酸(BHMT)淋洗去除土壤镉(Cd)和铅(Pb),探讨两种螯合剂的淋洗效率和残留金属迁移风险;通过双目标优化方法优化淋洗过程,确定两个目标动态过程的最佳淋洗条件并探讨淋洗机理;应用铁氧体法处理淋洗废液中重金属同时评估效果及机制,并分析淋洗剂的可重用性。主要研究结果如下:(1)含膦酸官能团的PPMP和BHMT是两种可行的重金属污染废弃工业土壤的修复试剂。此外,D-最优混合设计(DMD)可用于土壤淋洗过程中两个目标的优化与建模。浓度、淋洗液pH、时间三个因素中,浓度是影响PPMP和BHMT淋洗效率的主要因素。对于RAC,BHMT对土壤Cd和Pb的淋洗受溶液浓度和pH的显著影响(P<0.05)。但在PPMP对土壤Cd的淋洗中,淋洗时间是唯一的主导因素。值得注意的是,随着溶液pH值增加或淋洗时间延长RAC随之减少。(2)在相同浓度下,PPMP的金属淋洗性能优于BHMT(P<0.05)。而在相同的去除效率下,BHMT比PPMP更能有效降低金属生态风险(P<0.05)。从淋洗效率和残留重金属的风险两个角度,分别探讨了两种淋洗剂对各重金属组分的螯合、酸溶以及络合机制。PPMP在土壤强酸条件下通过螯合作用与Cd和Pb发生反应,而酸溶解效应会使土壤Pb的稳定形态转变为不稳定形态。BHMT能通过电双层吸附快速去除更多的酸溶性组分Cd和Pb,在中性条件下更有效。双目标动态变化模型表明,PPMP淋洗土壤Cd和Pb优化的浓度为7-10%、pH为3-5、淋洗时间为105-130 min。在BHMT淋洗土壤Cd和Pb过程中,浓度、pH和淋洗时间分别优化为9-10%、3-5和15-30 min。(3)铁氧体法处理淋洗液,使淋洗液在镉铅达标的同时形成有望二次利用的产物。随着PPMP淋洗废液初始pH增加,铁氧体沉淀法对Cd和Pb的去除率更好。BHMT淋洗废液中在低pH值时,以易失稳物相存在的比例更高,为沉淀去除重金属创造了更有利的条件。经处理后Cd和Pb浓度均低于污水综合排放标准GB8978-1996的最高允许排放浓度,并生成掺杂镉和铅制备的铁氧体。(4)通过磁吸附将镉铅-铁氧体沉淀产物与淋洗液分离,有利于对淋洗剂的回收,并形成可循环实用型的淋洗修复工艺,为工程化应用奠定基础。结果表明酸化后回收的PPMP和BHMT对土壤中Cd仍具有较优的淋洗性能去除率在80%以上,对Pb的去除率也有30%左右。回收后的淋洗剂仍可通过配位方式与重金属结合。
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