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文檔簡介
1、隨著糧食安全越來越受到人們的關(guān)注,土壤重金屬污染逐漸成為環(huán)境科學(xué)熱點問題,而復(fù)合污染的修復(fù)尤受關(guān)注。本實驗以牛糞和沸石為原料,將兩者混合共熱解和單獨熱解后混合制備牛糞生物炭及其復(fù)合物等6種鈍化材料,然后通過室內(nèi)模擬試驗研究6種鈍化劑對鎘鎳復(fù)合污染土壤(含量為Cd:5mg/kg; Ni:100g/kg)的修復(fù)效果,通過土壤重金屬BCR分級和TCLP實驗評價修復(fù)效果,并通過吸附實驗和材料表征簡要探討其修復(fù)機理,以期為開發(fā)牛糞生物炭和沸石材料
2、在土壤重金屬污染鈍化修復(fù)的應(yīng)用提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:
1.材料的表征結(jié)果表明,6種鈍化材料均偏堿性且介孔占比在50%以上。沸石和高溫沸石有較大比表面積(19.59m2/g和19.57m2/g),而牛糞生物炭及其復(fù)合物和混合物的陽離子交換量較大(117.56 cmol/kg-132.77cmol/kg),此外,牛糞生物炭含有羧基、羥基和烷基以及苯環(huán)等豐富的官能團,其表面位點濃度為23.24mmol/g,遠(yuǎn)高于牛糞沸石共
3、熱解材料的9.77mmol/g和沸石的2.07mmol/g。
2.沸石、高溫沸石、牛糞生物炭、牛糞沸石共熱解材料以及牛糞生物炭高溫沸石混合材料等5種材料對Cd2+的吸附約在4h達(dá)到平衡,在pH3-7范圍內(nèi),對Cd2+的吸附量隨著pH增大而升高。在鎘鎳單獨溶液中,5種材料對Cd2+和Ni2+的吸附用Langmuir等溫方程的擬合度優(yōu)于Freundlich,對Cd2+和Ni2+的飽和吸附量分別為3.26mg/g-4.86mg/g和
4、2.74mg/g-4.38mg/g。其中,牛糞生物炭高溫沸石混合材料對Cd2+和Ni2+的飽和吸附量最大。
3.通過比較5種材料對不同濃度梯度鎘鎳單獨溶液和混合溶液中Cd2+和Ni2+的去除率發(fā)現(xiàn),高溫沸石對鎘鎳混合溶液中Cd2+和Ni2+的去除率與單獨溶液相比均顯著降低,且Ni2+的去除率降低了12.71-57.56%,降幅遠(yuǎn)大于Cd2+的11.63%-30.08%;而牛糞生物炭和牛糞生物炭高溫沸石混合物對鎘鎳混合溶液中Ni
5、2+的去除率比單獨溶液中分別降低了52.89%-64.35%和45.86%-56.91%,但是對鎘鎳混合溶液中Cd2+的去除率卻分別增加了-2.95%-47.63%和-16.02%-13.65%。說明Cd2+和Ni+在5種材料上存在競爭吸附,且Cd2+的競爭吸附能力強于Ni2+。
4.牛糞生物炭中含有56.16mg/kg的可溶性無機碳和3.15mg/g的可溶性磷。而吸附實驗中吸附前后的XRD表征結(jié)果表明,牛糞生物炭在溶液中可以
6、釋放磷酸根和碳酸根與Cd2+形成Cd3(PO4)2和CdCO3沉淀。
5.土壤鈍化試驗結(jié)果表明,沸石、高溫沸石、牛糞、牛糞生物炭、牛糞沸石共熱解材料以及牛糞生物炭高溫沸石混合材料等6種修復(fù)劑均能顯著提升土壤pH(提高了0.20-1.05單位)和CEC(提高了3.14%-10.37%),其中,牛糞生物炭處理的土壤pH增加最多;牛糞處理的土壤陽離子交換量增加最多。
6.與對照相比,6種鈍化材料均能顯著降低土壤重金屬Cd和
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