【摘 要】
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随着城市化进程的推进,城区原有企业的外迁遗留了大量铬污染场地,这些地块的利用必须保障周边人及其他生物体的安全。本文针对铬污染场地土壤及地下水中生物毒性较高的六价铬的去除或稳定化展开相关研究。矿物材料具有绿色友好、价铬低廉等优点是理想的环境修复材料。本研究制备了一种改性蒙脱石材料(CMC@MMT-FeS),采用X射线衍(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)及BET对其表面特性进行表征。研究了改性
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随着城市化进程的推进,城区原有企业的外迁遗留了大量铬污染场地,这些地块的利用必须保障周边人及其他生物体的安全。本文针对铬污染场地土壤及地下水中生物毒性较高的六价铬的去除或稳定化展开相关研究。矿物材料具有绿色友好、价铬低廉等优点是理想的环境修复材料。本研究制备了一种改性蒙脱石材料(CMC@MMT-FeS),采用X射线衍(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)及BET对其表面特性进行表征。研究了改性材料对水溶液和土壤中Cr(VI)去除和稳定化效果,利用X射线光电子能谱(XPS)技术深入研究了其稳定化机理;并对修复后土壤进行生物毒性评估。主要的研究结论如下:三种天然矿物材料海泡石(SPE)、蒙脱石(MMT)和凹凸棒土(ATP)对六价铬吸附潜力在0.39～4.35 mg/g之间。蒙脱石对六价铬的吸附行为符合Langmuir等温吸附即是单层特定点位吸附;凹凸棒土更符合Freundlich等温吸附即是多层吸附过程;而海泡石对六价铬吸附行为对这两种吸附模型都适用。六价铬污染土壤中加入15%矿物材料后,土壤浸出液中六价铬的浓度分别降低了 16.8%(添加SPE)、18.9%(添加 ATP)、15.9%(添加 MMT)。复合材料表征结果证实硫化亚铁颗粒负载到蒙脱石表面和层间。CMC@MMT-FeS对溶液中六价铬的去除能力与其负载硫化亚铁的量呈正相关。假二级动力学模型更能很好地符合改性材料去除溶液中Cr(Ⅵ)的过程,溶液初始pH越低,改性材料对溶液中Cr(Ⅵ)去除效果越好。溶液中Cr(Ⅵ)被还原为Cr(Ⅲ),之后以沉淀的形式从溶液中分离。对比硫酸亚铁试剂和改性材料,改性材料对土壤中六价铬稳定化效果更好。修复前后土壤中铬金属形态分析结果证实可交换态铬主要转化成为氧化态铬及残渣态铬。酸性条件下改性材料对介质中六价铬去除和稳定化率更高。CMC@MMT-FeS参与土壤中六价铬的还原过程中主要形成稳定态Fe(Ⅲ)-Cr(Ⅲ)复合物;S(-Ⅱ)参与土壤中六价铬氧化还原反应后主要生成了 S(Ⅳ)化合物。蚕豆根尖毒性试验证实改性材料修复土壤对蚕豆根尖抑制率降低了约57%,而赤子爱胜蚯蚓体内的各种酶对污染土壤的响应不同。
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