铁锰材料原位修复砷、铅污染土壤机制与工程应用研究

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我国土壤污染类型复杂多样,主要有重金属污染场地、持续性有机物污染场地、以有机污染为主的污染场地和电子废弃物污染场地。随着我国现代工业的不断发展,我国场地污染问题越来越严重,目前我国重金属污染场地高达100万块。本文针对韶关某化工厂砷铅复合污染问题进行了不同材料的性能研究和场地修复研究。主要研究内容如下:(1)对韶关某化工厂砷铅污染土壤进行采样研究。结果表明,厂区土壤砷铅含量超标严重,且分布不均匀。表层土As的毒性浸出含量高达0.19 mg/L,铅的毒性浸出含量高达0.14 mg/L。土壤呈酸性且砷铅污染主要集中在表层土(0-50 cm)。(2)实验室研究对比了不同材料对砷铅修复的影响。结果表明,3%Mg(OH)2-FeS和3%n ZVI材料处理砷铅土壤24 h后,铅浸出含量达标砷不达标。2%铁锰纳米颗粒+0.9%氧化钙处理砷铅土壤24 h后,砷铅毒性浸出含量都达标。(3)进一步研究了以氧化铁、二氧化锰和氢氧化镁为原料制备的复合材料对砷铅的修复影响。结果表明,以一定质量比[Fe2O3:16.7%;Mn O2:50%;Mg(OH)2:33.3%]均匀混合制备的材料[以下简称Fe-Mn-Mg(OH)2]对砷铅的固化效果较好。该材料最佳使用量为3%,且修复后砷和铅的固化率分别高达95.6%和92.6%。通过XPS,FTIR,XRD等表征得知,该材料在处理砷铅过程中FeOOH是关键性成分。土壤中的As(III)被Mn O2氧化成五价砷As(V),As(V)再与FeOOH发生配位形成难降解的化合物,而土壤中的铅与氢氧化镁反应生成氢氧化铅沉淀。(4)我们将Fe-Mn-Mg(OH)2应用于场地修复工程。现场修复试验结果表明,按Fe-Mn-Mg(OH)2材料与土壤质量比3%进行土壤原位修复,修复后对土壤取样检测发现,所有土壤样品砷铅毒性浸出含量均达标,且对其砷铅浓度和pH长期监测发现,砷铅含量长期达标,pH变化不大。本论文充分研究了实验室基础实验及场地修复试验,并探究了最佳修复材料在土壤中去除砷铅的机制,为今后砷铅污染处理行业资源化处理砷铅提供了借鉴意义。
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