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目前,具有持久性和潜在毒性重金属的土壤污染在全球无处不在。尤其是在矿山开采及加工过程中产生富含重金属废弃物,其不合理的处理导致矿区及其周边土壤受到了严重的污染。赣南离子型稀土矿的大肆开采,尾矿废渣不合理处置造成矿区周边环境中重金属含量超标,生态系统的自我缓冲能力和净化修复能力极低,已对当地居民的生命健康构成严重威胁。据此,本研究以天然及有机改性凹凸棒(APT)为钝化剂,利用XRF、SEM、FTIR、XRD及其他化学分析方法对两种钝化剂的化学组成成分、官能团、表面特征等进行分析。选取的研究对象为赣州定南县一废弃稀土尾矿土壤,通过钝化修复实验研究天然及有机改性凹凸棒对土壤pH值及土壤中铅赋存形态变化的影响,分析重金属铅钝化行为。随后进行钝化土壤对重金属铅的吸附特性和热力学研究,揭示重金属铅的吸附机制。为开发高效土壤钝化修复剂提供理论支持,对促进矿区尾矿土壤重金属铅污染的修复具有重要的理论意义和现实意义。研究结果如下:(1)通过酸活化处理与高速剪切法制备出有机改性凹凸棒。凹凸棒的主要化学成分为SiO2、Al2O3、MgO和Fe2O3,其他次要成分为K2O、CaO,并含有少量的Na2O、P2O5和SO3,比表面积为400 m2/g。通过表征后发现酸活化处理能够去除APT结构中的水分和碳酸盐类等杂质,打通孔道增大了比表面积并显露出有机活性基团,有机改性接枝巯基、羟基等与内表面上。改性后的凹凸棒比表面积增大,孔道内表面出现更多的吸附位点,离子交换能力和络合能力有大幅度提升,使改性后的凹凸棒具有显著的固化优势。(2)通过钝化实验向尾矿土壤施用两种钝化剂后,土壤pH值增大且接近于7,土壤理化性质得到改善;发现与天然凹凸棒相比,改性凹凸棒对重金属Pb表现出更强的钝化能力,使酸提取态含量从25.69 mg/kg低至7.42 mg/kg。并促进Pb由酸提取态向残渣态转化,在土壤中的迁移率下降至1.91,大大降低了生物可利用性。改性凹凸棒对Pb有着良好的固定作用,TCLP提取态含量比对照组降低了65.70%,重金属污染土壤的环境生态风险得到有效控制。施加不同处理钝化剂后,重金属铅酸提取态、TCLP提取态含量与pH关系为负相关,因此控制pH值也是钝化修复的常用方法。(3)通过静态吸附实验发现,施用天然及改性凹凸棒钝化剂的土壤对重金属离子Pb2+表现出较强的吸附去除能力,其中巯基化土壤对Pb2+的吸附能力更显著。两种钝化剂对Pb2+的去除量均随着投加量、pH值、投加量、反应时间、重金属离子浓度和温度的增大而增大,但是为了避免Pb2+以氢氧化物沉淀的形式去除并且综合考虑钝化剂使用成本和去除效率的因素,室温下,Pb2+初始浓度为40mg/L时的最佳去除条件如下:天然钝化剂土壤与改性钝化剂土壤对Pb2+的投加量分别为0.4 g和0.8 g,后者去除率更大;Pb2+溶液的初始pH分别为6.0和5.0,后者更适应酸性土壤环境;反应平衡时间分别为180 min和360 min,后者吸附量更大。两种钝化土壤对Pb2+的去除均与伪二级动力学方程与Freundlich模型相符合,表明该去除过程以化学吸附反应为主,材料表面是由多层不均匀的晶体结构组成。Pb2+吸附热力学参数中ΔG<0,ΔH和ΔS均大于0,表明该去除过程为吸热和熵增的自发过程。天然钝化土壤与巯基化土壤在室温条件下对Pb2+的最大去除量分别为927 mg/kg、1007 mg/kg。去除机制以Ca2+和Mg2+与Pb2+的离子交换为主,其次是吸附作用和表面沉淀。另外,接枝巯基的改性凹凸棒对Pb2+的去除还有-SH、-OH等化学基团与重金属离子发生的络合反应机制。