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超声及酸化处理与EDTA联合工艺对重金属污染土壤的淋洗效果研究

标题: 超声及酸化处理与EDTA联合工艺对重金属污染土壤的淋洗效果研究
作者: 李雅嫔
出版时间: 2016-05-17
所在大学: 河北农业大学
关键词: 重金属,超声,酸化,去除率,形态
论文级别: 硕士
学位: 学位论文
导师: 刘树庆%杨军
专业: 环境科学
摘要: "土壤重金属污染已经成为导致全球土地资源短缺的一个重要因素.近年来,电子电器废弃物不当拆解导致的环境污染与人群健康危害问题逐渐引起了研究者的浓厚兴趣.中国正成为全世界电子电器废弃物的拆解中心.目前,修复土壤重金属污染已有多种途径,包括淋洗、固化/稳定化、植物修复、生物降解、热解析、气提等技术.其中淋洗技术因其速度快,可彻底把土壤中的重金属去除,受到国内外研究学者的广泛关注.从技术利用现状来看,欧美现有采用洗脱技术主要针对电池回收、矿渣和冶金类型场地.电子废物处置场地是一种特殊的场地类型,而这种污染场地主要集中在中国、印度等发展中国家.由于污染来源特殊,重金属与土壤的结合形式各异,现有洗脱技术参数不一定适合电子废物处置场地污染土壤,因此,有必要开展针对电子废物处置场地污染土壤洗脱参数的探索研究.本研究通过主要是通过室内模拟试验,分析超声、酸化等洗脱参数对电子酸洗场地污染土壤Cd、Cu、Pb和Zn洗脱效率的影响.提出针对中国电子废物处置场地污染土壤修复的洗脱技术参数,为该类型场地的修复提供参考.试验结果表明:1.电子废物处置活动导致拆解场地土壤Cd、Cu和Pb污染,是主要污染物.Cd、Cu和Pb等主要污染物已扩散到周边河流和农田,处置场周边的水稻、蔬菜等农产品Cd、Pb含量超过国家食品重金属限量标准.通过食用农产品摄入的重金属比例最高,占86.6%~99.8%,农产品食用是威胁暴露人群的健康的主要途径.从元素摄入量来看,食用农产品摄入的As、Cu和Pb量分别为USEPA推荐的RfD值的11.0、4.63和26.89倍,对暴露人群的健康威胁最大.2.超声作为EDTA洗脱的辅助手段,可有效提高重金属的去除效率.静置、振荡、超声三种处理中,超声对Cd、Cu、Pb、Zn的去除率最好,分别达到34.89%、48.09%、59.29%、61.44%.静置、静置-搅拌和超声-搅拌三种处理后,超声-搅拌的处理对Cd、Cu、Pb和Zn的去除率最高,分别为74.67%、26.24%、90.24%、40.66%.3.超声的最佳超声时间为2~3h,最佳超声功率为80%~100%.不同是超声时洗脱后,Cd、Cu、Pb和Zn分别可在180、120、150、120分钟时达到最大的去除率分别为36.87%、56.24%、56.68%、55.57%.Cd、Cu、Pb、Zn均在功率大于80%时达到最大去除率,分别为38.11%、57.94%、56.33%、59.70%,但在功率设置为80%和100%两个功率的重金属去除率变化不大,所以综合考虑成本问题,可以选择功率80%.4.酸化时间在12h时,Cd、Cu、Pb和Zn的去除率达到较高的水平.淋洗后重金属含量Cd接近展览会用地土壤环境质量A级标准,经过12小时以上酸化后的土样均达到展览会用地土壤环境质量B级标准(HJ350-2007).5.酸化预处理之后,可显著降低土壤可还原态重金属含量,EDTA洗脱能进一步提高污染土壤重金属的洗脱效率.酸化-EDTA联合洗脱工艺对土壤Cd、Cu、Pb和Zn的洗脱效率分别为64.5%、40.2%、74.8%、86.2%,含量分别降至1.16、143.68、528.85、81.77mg/kg,均达到展览会用地B级标准,Cd接近展览会用地土壤环境质量A级标准.与EDTA洗脱处理相比,本工艺对土壤Cd、Cu、Pb和Zn的洗脱效率分别提高了30.16%、11.28%、24.24%、30.78%.进行酸化处理之后,污染土壤中的可还原态Cd、Cu、Pb和Zn含量由0.91、27.22、532.70、32.89mg/kg减少到0.33、8.49、37.25、8.27mg/kg,降低了63.82%、68.80%、93.01%、74.84%,酸化处理对土壤重金属酸提取态、可氧化态、残渣态影响不大.酸化处理也显著降低了pH、提高了氧化还原电位.本论文通过联合超声-EDTA和酸化预处理-EDTA对广东省清远市龙塘镇的酸洗场地污染土壤的洗脱效果进行研究,提出超声和酸化处理的洗脱参数参考,为工业场地重金属污染场地的土壤洗脱提供科学的理论依据."