论文部分内容阅读
目前,搬迁工业场地土壤的重金属污染形势严峻,严重影响了土地资源的再次利用,此类污染土壤的修复迫在眉睫。土壤淋洗技术被广泛应用于重金属污染土壤的修复,其中人工螯合剂和有机酸类淋洗剂由于具有较强的重金属结合能力而备受青睐。由于淋洗废液中的络合态重金属稳定性较高,导致沉淀法等传统的重金属废水处理技术失效,因此利用高级氧化技术对污染物进行解络预处理至关重要。本文通过水平振荡土壤淋洗实验,考察EDTA-有机酸复配淋洗剂对实际工业污染土壤中Cu、Ni和Zn的淋洗去除效能,分析重金属浸出毒性的变化,对土壤中重金属进行BCR分级提取,分析重金属的形态和稳定性的变化。同时,采用高级氧化技术对模拟EDTA-Cu淋洗废水进行解络实验,探索该体系对络合物的解络效果、影响因素和解络机制,在此基础上,对实际淋洗废液进行氧化解络和调碱沉淀联合处理,主要结论如下:(1)将EDTA分别与柠檬酸、草酸和酒石酸以一定的浓度梯度混合复配,探究复配淋洗剂对污染土壤中Cu、Ni和Zn的去效果及影响因素。研究发现0.05mol·L-1的EDTA分别与0.2 mol·L-1的柠檬酸、草酸和酒石酸混合复配时,在固液比为1:10、淋洗时间为6 h和初始p H为3.0的条件下对土壤中多种重金属的综合淋洗效率为79.7%~86.9%,明显高于单一淋洗剂。有机酸与EDTA的相互作用,使复配淋洗剂在促进土壤表面重金属的解吸、淋洗剂与重金属的结合两方面的能力得到进一步提升。(2)对土壤重金属进行浸出毒性提取实验发现,淋洗处理后的土壤Cu、Ni和Zn的浸出浓度下降明显。BCR提取实验结果显示,在所有提取态中,三种复配淋洗剂对弱酸提取态(F1)的重金属淋洗率最高,均在90%以上,淋洗处理后的土壤弱酸提取态的重金属比重下降,稳定性高的残渣态重金属所占比例提升,土壤中残留重金属稳定性显著增强。(3)利用水热法和高温煅烧法制备的铜基生物炭(Cu O@BC)活化过硫酸钠(PS)处理EDTA-Cu废水,该体系在反应60 min时可使97.1%的EDTA-Cu解络,69.6%的TOC被去除,调碱后铜的去除率达到62.2%。对照降解实验结果验证了Cu O与BC在活化PS方面的协同效应;淬灭反应和EPR图谱初步阐明了EDTA-Cu的降解机理:体系中硫酸根自由基(SO4·-)、羟基自由基(·OH)和超氧自由基(O2·-)等自由基作用甚微,PS主要以非自由基途径被Cu O@BC活化。(4)利用Cu O@BC-PS体系对实际淋洗废液进行氧化解络和调碱沉淀处理,最优反应条件下可有效去除废水中81.3%的EDTA与Cu、Ni和Zn形成的多种金属络合物(EDTA-metals)、62.2%的COD、57.8%的TOC、62.5%的Cu、75.9%的Ni和76.9%的Zn,Cu O@BC在实际废水处理过程中的稳定性较好,重复利用性高。