碳酸钠溶液解毒铬渣及堆肥修复铬污染土壤的研究

论文摘要

铬渣及铬污染土壤中含有的Cr（Ⅵ）具有较强的毒性,对环境和人体造成极其严重的危害。在铬渣解毒及铬污染土壤修复过程中,降低Cr（Ⅵ）含量或将Cr（Ⅵ）固定是关键。本课题研究了三种以碳酸钠溶液浸出铬渣为主体的铬渣解毒工艺及一种堆肥修复铬污染土壤的技术,并根据浸出毒性试验对解毒和修复效果进行了评价,同时对堆肥修复铬污染土壤的机理进行了探讨。主要研究内容和结论如下：通过碳酸钠溶液堆浸法解毒铬渣的试验研究,明确了浸出剂种类、碳酸钠浓度、铬渣粒度、时间对浸出率的影响规律,在最佳实验条件下,解毒后铬渣的毒性浸出液中Cr（Ⅵ）和总Cr浓度分别为4.31和4.53mg/L；通过碳酸钠溶液堆浸-硫酸亚铁还原联合解毒铬渣的实验研究,明确了循环次数对浸出液中碳酸钠浓度、Cr（VI）浓度和浸出率的影响规律。铬渣粒度显著影响其解毒效果,粒度＜0.15mm时,最终解毒渣的毒性浸出液中Cr（VI）和总Cr浓度分别为1.98和2.45mg/L,低于HJ/T301-2007规定的限值。解毒前后的铬渣物相分析结果与热力学分析基本一致；通过碳酸钠溶液搅拌浸出-硫酸亚铁还原联合解毒铬渣的实验研究,明确该实验条件下浸出和还原在处理效果中各自所占的比例大小；解毒后铬渣的毒性浸出液中Cr（VI）和总Cr浓度分别为6.38和10.14mg/L,远高于HJ/T301-2007规定的限值。通过堆肥修复铬污染土壤的实验研究,明确了修复剂、搅拌、水分含量和肥含量对土壤修复效果的影响规律,弄清了修复过程中土壤中铬形态的转化规律；在最佳实验条件下,修复后土壤的毒性浸出液中Cr（VI）和总Cr浓度分别为0.28和1.13mg/L,低于GB8978-1996规定的限值,且在120天内修复效果稳定。在堆肥修复铬污染土壤机理的研究中,确定了堆肥中有机物是堆肥修复过程中的主导因素,并初步筛选出了肥中有效基团为醇羟基、羧酸基和酰胺基,醇羟基是通过和土壤中Cr（VI）发生氧化还原反应而直接起作用的,酰胺基和羧酸基是通过增强土壤中有机组分的修复效果而间接起作用的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 文献综述
• 1.1 铬渣及铬污染土壤的概述
• 1.1.1 铬渣来源
• 1.1.2 铬渣组成
• 1.1.3 铬渣危害及污染现状
• 1.1.4 铬污染土壤的危害及污染现状
• 1.2 铬渣治理及铬污染土壤修复技术
• 1.2.1 铬渣解毒技术
• 1.2.2 铬渣资源化利用技术
• 1.2.3 铬污染土壤修复技术
• 1.3 铬渣治理及铬污染土壤修复技术的特点分析
• 1.3.1 常用铬渣治理技术的特点分析
• 1.3.2 铬污染土壤修复技术的特点分析
• 1.4 碳酸钠溶液解毒铬渣及堆肥修复重金属污染土壤技术
• 1.4.1 碳酸钠溶液浸出法解毒铬渣
• 1.4.2 碳酸钠-硫化钠溶液处理法解毒铬渣
• 2CO₃-CO₂-H₂O体系处理法解毒铬渣'>1.4.3 Na₂CO₃-CO₂-H₂O体系处理法解毒铬渣
• 1.4.4 堆肥修复重金属污染土壤的技术
• 1.4.5 堆肥修复重金属污染土壤的机理
• 1.5 本课题研究思路及内容
• 1.6 本课题研究意义及创新点
• 第二章 实验原料、设备及方法
• 2.1 实验原料
• 2.2 实验设备
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 铬含量的测定
• 2.3.2 铬的浸出方法
• 2.3.3 碳酸钠浓度的测定
• 2.3.4 土壤理化性质的测定
• 2.3.5 红外图谱分析方法
• 第三章 碳酸钠溶液浸出解毒铬渣的研究
• 3.1 碳酸钠溶液堆浸解毒铬渣
• 3.1.1 实验步骤
• 3.1.2 不同浸出剂对铬渣中Cr（Ⅵ）浸出率的影响
• 3.1.3 碳酸钠浓度对铬渣中Cr（Ⅵ）浸出率的影响
• 3.1.4 铬渣粒度对铬渣中Cr（Ⅵ）浸出率的影响
• 3.1.5 浸出时间对铬渣中Cr（Ⅵ）浸出率的影响
• 3.1.6 铬渣解毒的效果评价
• 3.2 碳酸钠溶液堆浸-硫酸亚铁还原联合解毒铬渣的实验
• 3.2.1 实验步骤
• 2CO₃浓度的影响'>3.2.2 循环次数对浸出液中Na₂CO₃浓度的影响
• 3.2.3 循环次数对浸出液pH的影响
• 3.2.4 循环次数对浸出液中Cr（Ⅵ）浓度的影响
• 3.2.5 循环次数对浸出率的影响
• 3.2.6 铬渣粒度对解毒效果的影响
• 3.2.7 铬渣解毒前后的物相分析
• 3.3 碳酸钠溶液搅拌浸出-硫酸亚铁还原联合解毒铬渣的实验
• 3.4 本章小结
• 第四章 堆肥修复铬污染土壤技术研究
• 4.1 堆肥修复铬污染土壤技术研究
• 4.1.1 堆肥对重度铬污染土壤的修复效果
• 4.1.2 不同修复剂对铬污染土壤修复效果的影响
• 4.1.3 搅拌对铬污染土壤修复效果的影响
• 4.1.4 水分含量对铬污染土壤修复效果的影响
• 4.1.5 肥含量对铬污染土壤修复效果的影响
• 4.1.6 修复后土壤的毒性浸出试验
• 4.1.7 修复前后土壤中的铬形态分析
• 4.2 堆肥修复铬污染土壤机理研究
• 4.2.1 灭菌对铬污染土壤修复效果的影响
• 4.2.2 肥的红外图谱分析
• 4.2.3 肥中各类基团对铬污染土壤的修复效果
• 4.2.4 醇羟基和土壤中Cr（Ⅵ）的作用机理
• 4.2.5 羧酸基和土壤中Cr（Ⅵ）之间可能存在的作用方式
• 4.2.6 羧酸基和土壤中有机物质共同作用机理
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文