模拟酸雨下铅锌冶炼废渣重金属的静态释放特征

以株洲某铅锌冶炼废水中和渣为研究对象,开展不同初始pH值(3.0,4.5,5.6和7.0)模拟酸雨静态浸出实验,研究22d浸泡过程中废渣Cd、Cu、Pb和Zn等重金属的动态释放规律及其化学形态变化和矿物相变特征.结果表明,废渣具有较强的酸缓冲潜力,浸出液pH值稳定在6.20~6.66.Cu和Pb在浸泡初期释放较快,Cd和Zn释放相对较慢.浸出液Cd浓度随浸出时间增加而上升,Zn浓度呈波动变化,Cu和Pb浓度变幅较小.提高雨水酸度促进废渣中重金属的释放,浸出液Cd、Cu、Pb和Zn浓度范围分别为1.38~8.70,0~0.02,1.21~2.26和27.2~135mg/L,其中Cd、Pb和Zn浓度分别超过我国《铅、锌工业污染物排放标准》(GB25466-2010)限值的26.6~173倍、1.42~3.52倍和17.1~89.0倍..重金属BCR顺序提取表明,浸出液中较高Cd和Zn浓度与其赋存高活性态比例一致,且酸雨促使残渣态Cd和Pb向活性态转化.XRD分析显示,pH=3.0酸雨处理22d后原废渣中Cd和Zn的赋存矿物相消失,PbSO_(4)谱峰增强,表明废渣重金属的释放受其赋存矿物相及次生矿物形成的影响.重金属释放率呈现出Cd(_(2.5)0%~15.8%)>Zn(0.41%~2.13%)>Pb(0.06%~0.10%)>Cu(0.0003%~0.11%)的趋势.自然堆存酸雨作用下废渣中Cd、Pb和Zn具有较大环境风险,需加强降雨淋滤污染防治管控.

铝代水铁矿协同吸附砷镉的机制

通过室内试验,研究了铝代水铁矿对As(Ⅴ)和Cd(Ⅱ)的协同作用过程及机制.结果表明,溶液体系p H值和重金属加入顺序明显影响铝代水铁矿对砷和镉的协同吸附与共沉淀.在近中性砷镉共存体系下吸附72h(p H为6. 0～6. 5),含20%铝的铝代水铁矿(AF20)对砷和镉的吸附容量达到了60. 9 mg·g^(-1)和17. 1 mg·g^(-1),去除率分别为96. 0%和73. 0%,砷和镉协同吸附到AF20颗粒内部孔隙,AF20对砷和镉的协同吸附效应明显;在砷溶液中加入镉体系下吸附72 h(p H为6. 1～6. 5),AF20对砷和镉的吸附容量分别为58. 1 mg·g^(-1)和12. 4 mg·g^(-1),去除率分别为96. 0%和48. 3%,砷的吸附限制了镉的固定;在镉溶液中加入砷体系下吸附72 h(p H为9. 5～9. 8),AF20对砷和镉固定量分别为20. 9 mg·g^(-1)和24. 4 mg·g^(-1),去除率分别为38. 8%和98. 9%,AF20对砷和镉的共沉淀效应明显,生成的砷镉难溶物通过堵塞孔道使镉呈稀疏条带状分布,同时阻碍砷的进一步吸附.上述结果表明,铝代水铁矿可协同吸附、共沉淀污染环境介质中的砷和镉.

锌冶炼地块剖面土壤对镉、铅的吸附特征及机制

采用静态批实验,研究了不同初始Cd/Pb浓度、温度(288~308 K)和pH值(2~6)条件下,湖南省株洲市某关停锌冶炼厂地块垂直剖面土层杂填土(S1)、素填土(S2)、粉质黏土(S3)和全风化板岩(S4)对Cd和Pb的吸附特征.结果表明,各土层土壤对Cd和Pb的吸附平衡过程较快,准一级动力学模型更适合描述其动力学过程.土壤对Cd和Pb的吸附量随初始溶液pH值和温度的增加而增加,Freundlich方程能较好描述其等温吸附特征,且为自发进行的吸热物理化学过程.Langmuir方程拟合发现,剖面土壤对Cd和Pb的滞留能力较大,298 K下Cd吸附量为2 097~4 504 mg·kg^(-1),Pb吸附量高达4 376~10 564mg·kg^(-1),Cd和Pb吸附量均呈现出全风化板岩(S4)>杂填土(S1)>粉质黏土(S3)>素填土(S2)趋势.土层土壤理化性质差异影响Cd和Pb在土壤上的吸附行为,Fe/Al含量和阳离子交换量是其主要影响因子.扫描电镜(SEM-EDS)和傅里叶变化(FTIR)结果表明,Cd和Pb与土壤中Fe和Al发生交换,土壤中羟基(—OH)、羧基(C=O)的位点是Cd和Pb的主要吸附位点.锌冶炼活动排放的Cd和Pb进入地块后大部分滞留在土壤表层,随着土壤深度增加含量逐渐降低,研究结果可为冶炼地块土壤及地下水重金属污染防治提供科学依据.