铁盐—生石灰对砷污染土壤固定/稳定化处理技术研究

论文摘要

砷是自然界分布广泛的元素,其化合物在合金、染料、农药、防腐剂等的生产中得到广泛应用。伴随着砷工业的发展,含砷化学品泄露、火灾、爆炸等引发的重大环境污染事故时有发生。由于含砷化合物都是毒性物质,当污染事故发生后,必须采取紧急措施对污染场地进行控制和修复。本文以砷污染土壤作为修复对象,所用土壤有两大类:一类是采自北京海淀区并经人工添加亚砷酸钠配置而成的含砷土壤（简称HD）,一类是采自原沈阳冶炼厂污染场地土壤（简称SY,含3种土壤SY-1、SY-4和SY-5）,主要选用硫酸亚铁、三氯化铁和聚合硫酸铁（PFS）3种铁盐作为砷的固定/稳定化剂对污染土壤进行处理,并同时从固定/稳定化率和浸出液砷含量两个方面对3种物质的效果进行探讨。通过试验得出以下结论:（1）随着Fe/As摩尔比的升高,砷的固定/稳定化效果逐渐变好。对于不同强度的含砷土壤HD,FeSO4·7H2O、FeCl3·6H2O和PFS分别以Fe/As摩尔比最小值6、3和125投加时,就能保证砷的固定稳定化率大于90%和浸出液砷含量低于5mg/L。（2）pH分别为6.92和4.19的土壤SY-1和SY-5用生石灰将其pH分别调节至11.14和9.07后,FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O以Fe/As比6和3投加后,其对砷的固定/稳定化率可达到91.11%和99.47%,同时浸出液砷含量降至3.17 mg/L和1.06mg/L。（3）对HD和经过生石灰调节的SY-1和SY-5,以FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O作为固定/稳定化剂时,稳定1天后,砷的固定/稳定化率都在99%以上,且浸出液砷含量在1mg/L以下。PFS由于具有较强的吸湿性,在液固比较低的土壤环境中与砷的反应较慢,一般要用25天的时间稳定的Fe-As化合物逐渐形成。对于SY-1,投加PFS稳定5天后效果最好,但此时砷的固定/稳定化率也仅达到88.66%,浸出液砷含量仍高达8.06mg/L。（4）对于SY,由于其竞争性离子SO42-、PO43-、Zn2+和Ca2+的含量较高,再加上Cd、Pb、Hg、Cu等多种重金属的交叉干扰,使得3种固定/稳定化剂的作用效果较差。尤其是SY-4,效果最好的FeCl3·6H2O对砷的固定/稳定化率也仅为40.39%,浸出液中的砷高达58.72mg/L,因此要考虑固定/稳定化剂复配的问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 砷污染的危害
• 1.2.1 砷对植物的影响
• 1.2.2 砷对土壤生物的影响
• 1.2.3 砷对人体的影响
• 1.3 砷在土壤中的存在形态与迁移转化
• 1.3.1 土壤中砷的存在形态
• 1.3.2 土壤中砷的迁移转化规律
• 1.3.3 砷迁移转化的影响因素
• 1.4 砷固定/稳定化剂研究进展
• 1.4.1 含铁物质
• 1.4.2 铝氧化物
• 1.4.3 锰氧化物
• 1.4.4 有机质
• 1.4.5 碱性物质
• 1.4.6 粘土矿物
• 1.4.7 砷硫化物
• 1.5 砷固定/稳定化的影响因素
• 1.5.1 pH
• 1.5.2 Eh
• 1.5.3 固定/稳定化剂的用量
• 1.5.4 竞争性离子的存在
• 1.6 研究内容及目标
• 1.6.1 研究内容
• 1.6.2 研究目标
• 第2章 试验材料和方法
• 2.1 供试材料
• 2.1.1 供试土壤
• 2.1.2 供试试剂
• 2.1.3 实验仪器
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 技术路线
• 2.2.2 研究方法
• 2.2.3 砷标准曲线的绘制
• 第3章 砷污染土壤固定/稳定化处理试验研究
• 3.1 固定/稳定化剂的筛选
• 3.2 硫酸亚铁固定/稳定化砷的条件研究
• 3.2.1 Fe/As 摩尔比
• 3.2.2 土壤pH
• 3.2.3 污染强度
• 3.2.4 反应时间间隔
• 3.2.5 竞争性离子
• 3.3 三氯化铁固定/稳定化砷的条件研究
• 3.3.1 Fe/As 摩尔比
• 3.3.2 土壤pH
• 3.3.3 污染强度
• 3.3.4 反应时间间隔
• 3.3.5 竞争性离子
• 3.4 PFS 固定/稳定化砷的的条件研究
• 3.4.1 Fe/As 摩尔比
• 3.4.2 土壤pH
• 3.4.3 污染强度
• 3.4.4 反应时间间隔
• 3.5 本章小结
• 第4章 原沈阳冶炼厂污染场地土壤固定/稳定化处理试验研究
• 4.1 污染区状况简介
• 4.2 污染土壤的采集
• 4.3 试验目的和内容
• 4.3.1 试验目的
• 4.3.2 试验内容
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 pH 调节前的固定/稳定化试验
• 4.4.2 pH 调节后的固定/稳定化试验
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论和建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历