重金属污染土壤萃取方法选择及参数优化

土壤重金属污染是国际土壤与环境研究的热点和难点问题之一。重金属在土壤中存在的形态和各种形态的比例是决定其迁移性和生态影响的关键因素。常用的形态分析方法包括Tessier五步萃取法、BCR三步萃取法和水萃取法等。在比较三种萃取方法的基础上,在法国北部冶炼厂周围土壤和焦作矿区土壤污染研究中采用水乙酸两步萃取法,采用蒸馏水和0 11 mol/L的乙酸,液固比20,25 ℃条件下恒温振荡16 h。

土壤重金属连续提取方法的优化

重金属在污染土壤中的形态分布决定着重金属的迁移性和危害的程度。土壤重金属形态分析应用最多的是Tessier和BCR连续提取法。Tessier和BCR连续提取法没有考虑土壤样品的特征。美国环保署危险废物浸出毒性鉴别标准法虽然考虑土壤p H值,但没有划分形态。采集不同p H土样,结合Tessier、BCR和毒性浸出鉴别方法的特征,优化出针对不同p H值土壤的连续提取方法,将土壤中重金属划分为活性态、次生碳酸盐结合态、次稳定态和稳定态。用优化的连续提取方法对土样进行连续提取,重金属回收率为85%~115%。优化连续提取方法的结果与Tessier和BCR结果对比显示优化连续提取方法克服了Tessier连续提取法对非石灰质土壤提取过量BCR连续提取法对石灰质土壤提取不足的缺点。优化后的连续提取方法数据稳定可靠,可作为重金属形态分析方法使用。

螯合剂GLDA淋洗修复土壤重金属污染研究

以可生物降解螯合剂谷氨酸N,N-二乙酸四钠(GLDA)作为淋洗剂,对我国南方重要耕地类型黄棕壤进行了重金属污染淋洗修复,以期为土壤重金属污染修复提供重要的设计依据。参照已有研究确定独立变量:GLDA浓度、pH值、淋洗时间,采用RSM优化实验分组,结合三元二次多项式模型拟合,获得了最佳淋洗条件。结果表明:螯合剂GLDA具有优良的重金属洗脱性能,具有替代传统淋洗剂的潜力,对受重金属污染的黄棕壤具有优良修复效果;预测的最佳淋洗条件:GLDA浓度、pH、淋洗时间分别为19.23mmol/L、4.02、146.54min;对应的土壤Cd、Pb、Zn以及Ni的去除率分别为94.68%、88.21%、75.26%以及92.69%,并与实测值相比具有95%以上的可信度;淋洗实验对酸溶态重金属的去除效率最高,对残渣态重金属的去除效率最低,另外淋洗有助于土壤重金属稳定化。

淋洗过程预分离细颗粒悬液重金属去除的研究

研究了4种絮凝剂对在土壤淋洗过程中预分离出来的细颗粒悬液中的Cd、Pb、Zn的去除效果以筛选最佳絮凝剂及其用量。结果表明,随着硫酸铝添加量的增加,悬液中Cd、Pb、Zn浓度呈先逐渐降低后上升的趋势;3种元素浓度均随着聚合氯化铝(PAC)和CaO添加量的增加而迅速降低;随着硫酸亚铁添加量的增加,悬液中Pb、Zn浓度逐渐降低,而Cd浓度先迅速降低后逐渐回升。综合悬液中Cd、Pb、Zn的去除效果,选择硫酸铝、PAC、硫酸亚铁和CaO的最佳添加量分别为:0.25、0.04、1.0、0.3 g/L,此时3种元素浓度均达到农田灌溉水质标准。在最佳添加量下按每万吨悬液处理量换算,4种絮凝剂絮凝成本依次为:硫酸亚铁(4500元)>硫酸铝(1900元)>PAC(1000元)>CaO(900元)。因此,选择CaO作为最佳絮凝剂,相应最佳絮凝pH范围为10～11。

添加剂和水洗对焚烧飞灰烧结过程中重金属迁移特性的影响

研究了添加剂(粘土和粉煤灰)、水洗预处理对焚烧飞灰烧结过程重金属(Cd、Cu、Zn、Pb、Cr、Ni)迁移特性的影响.水洗时间为8、16、24 h.烧结实验条件为成型压力3 kN,烧结温度1 100℃,烧结时间4 h.结果表明,在飞灰中粘土添加比例增加到70%时,重金属Cd的固化率从16.96%升高到28.42%,Pb的固化率从10.58%升高到37.02%,Cu的固化率从46.38%上升到55.14%,Zn的固化率从42.14%上升到64.47%,Ni和Cr的固化率总体上呈现下降的趋势.总体上添加粘土对焚烧飞灰烧结过程中重金属的固定效果有限.当粉煤灰在烧结前样品中的比例增加时,Cd的固化率从16.96%下降到4.67%,Cu的固化率从46.86%上升到81.43%.粉煤灰的加入对于Zn和Pb的影响不大,对于Ni和Cr的影响规律也不明显.水洗预处理可以把Cd、Cu和Pb的固化率提高到80%以上.焚烧飞灰烧结体TCLP浸出测试表明,添加粘土和粉煤灰以及水洗预处理后,焚烧飞灰烧结试体的重金属浸出浓度普遍较低.