槐糖脂生物表面活性劑增效重金屬污染土壤電動(dòng)修復(fù)研究.pdf

1、表面活性劑對(duì)土壤中重金屬離子具有絡(luò)合作用和增流作用，是增效重金屬污染土壤電動(dòng)修復(fù)的重要措施之一?；碧侵锉砻婊钚詣┓肿咏Y(jié)構(gòu)中不僅具有羧基等多個(gè)對(duì)金屬離子具有絡(luò)合作用的活性基團(tuán)，而且具有低毒、易于生物降解等特性，因而在強(qiáng)化重金屬污染土壤電動(dòng)修復(fù)中具有良好的應(yīng)用潛力。然而，應(yīng)用槐糖脂生物表面活性劑增效重金屬污染土壤電動(dòng)修復(fù)的相關(guān)研究尚未開展。
　　本論文以評(píng)價(jià)和確定槐糖脂生物表面活性劑在強(qiáng)化重金屬污染土壤電動(dòng)修復(fù)中適用性為主要目的，

2、首先確定槐糖脂生物表面活性劑與土壤中常見重金屬離子銅(Cu2+)、鉛(Pb2+)、鋅(Zn2+)、鎘(Cd2+)的絡(luò)合穩(wěn)定常數(shù)及溫度、pH、離子強(qiáng)度對(duì)其影響，然后考察了槐糖脂、鉛、鎘在土壤基質(zhì)上的吸附解吸附行為，進(jìn)而將槐糖脂應(yīng)用于重金屬污染土壤的電動(dòng)修復(fù)中，優(yōu)化其增效去除重金屬離子的電動(dòng)修復(fù)條件，并探討強(qiáng)化污染土壤電動(dòng)修復(fù)的機(jī)制。論文主要研究結(jié)果如下:
　　(1)應(yīng)用等摩爾系列法，測(cè)定了槐糖脂與土壤中常見重金屬離子Pb2+、Cd2

3、+、Cu2+、Zn2+及土壤常量金屬離子Ca2+、Mg2+的絡(luò)合穩(wěn)定常數(shù)。6種金屬離子與槐糖脂的絡(luò)穩(wěn)定常數(shù)的大小順序?yàn)?Cu2+＞Pb2+＞Cd2+＞Zn2+＞Ca2+＞Mg2+，表明槐糖脂優(yōu)先絡(luò)合4種重金屬離子，因而可作為絡(luò)合劑強(qiáng)化污染土壤電動(dòng)修復(fù)，進(jìn)一步研究表明，Pb2+、Cu2+、Zn2+與槐糖脂的絡(luò)合常數(shù)隨著離子強(qiáng)度的增加而減小，表明離子強(qiáng)度的增加不利于重金屬與槐糖脂的絡(luò)合反應(yīng)的進(jìn)行;Pb2+、Cd2+、Cu2+、Zn2+與槐糖

4、脂的絡(luò)合常數(shù)隨溶液pH增大而顯著增大，這主要是由于隨pH增大，槐糖脂的電離度增大，對(duì)金屬離子的絡(luò)合點(diǎn)位增多在288-303K的溫度范圍內(nèi)，Pb2+、Cd2+、Cu2+、Zn2+與槐糖脂的絡(luò)合常數(shù)隨溫度變化無顯著變化。
　　(2)槐糖脂和不同類型的重金屬在土壤基質(zhì)上的吸附類型不同。其中，槐糖脂在土壤基質(zhì)上的吸附等溫曲線符合Langmuir形式，最大吸附量為11.228mg/g，Pb2+在土壤中的吸附等溫線符合Langmuir形式，最

5、大吸附量為5309.65mg/kg，Cd2+在土壤中的吸附等溫線則符合Freundlich形式。增大pH對(duì)槐糖脂在土壤上的吸附量具有抑制作用，卻促進(jìn)了Pb2+和Cd2+在土壤基質(zhì)上的吸附，這是由土壤表面吸附位點(diǎn)上的正負(fù)電荷數(shù)量變化導(dǎo)致;離子強(qiáng)度的增加增大了槐糖脂在土壤基質(zhì)上吸附，卻阻礙了Pb2+和Cd2+在土壤基質(zhì)上吸附，這是由于Na+影響土壤顆粒表面吸附點(diǎn)位所致。應(yīng)用在槐糖脂濃度為750mg/L時(shí)，槐糖脂對(duì)重金屬離子Pb2+和Cd2+

6、淋洗去除率分別16％和21％;在槐糖脂濃度在100mg/L-1000mg/L范圍內(nèi)，兩種金屬的去除率都隨著槐糖脂濃度的增加而增加;在pH在4-8范圍內(nèi)，Pb2+和Cd2+淋洗去除速率隨pH值增大而增大;在288-308K溫度范圍內(nèi)，Pb2+和Cd2+去除率隨著溫度的升高而降低;隨洗脫劑離子強(qiáng)度的增大，Pb2+的去除率增大而Cd2+去除率則下降。
　　(3)通過添加槐糖脂生物表面活性劑增效電動(dòng)修復(fù)過程，并考察處理時(shí)間、電壓、有機(jī)質(zhì)含

7、量、陰極pH控制對(duì)去除效果的影響。結(jié)果表明，在15V下處理96h，添加750mg/L槐糖脂的電動(dòng)修復(fù)體系Pb2+和Cd2+去除率分別達(dá)到44.0％和38.9％，分別較未添加槐糖脂修復(fù)體系提高32.8％和20.3％，這是由于槐糖脂具有絡(luò)合增溶作用，有利于重金屬解吸和遷移。在2天到11天的修復(fù)時(shí)間，Cd2+的去除率隨修復(fù)時(shí)間增長(zhǎng)而增大，Pb2+則在4天時(shí)去除率最高;在15-30V的電壓下，Cd2+的去除率隨電壓增長(zhǎng)而增大，Pb2+則在15V

8、時(shí)去除率最高，這可能是由于重金屬離子形態(tài)在土壤中存在差異所致。綜合考慮經(jīng)濟(jì)成本和Pb2+、Cd2+的總?cè)コ?，確定優(yōu)化處理時(shí)間和電壓分別為96h和15V。在1.348-2.695％濃度范圍內(nèi)，Pb2+和Cd2+的去除率隨有機(jī)質(zhì)含量的增加而增加，這是由于有機(jī)質(zhì)起到表面活性劑的作用，有利于重金屬離子的去除。采用0.01M乙酸控制pH對(duì)Pb2+和Cd2+的去除效果最佳，去除率分別達(dá)到52.2％和88.7％。綜上，本實(shí)驗(yàn)所確定的Pb2+和Cd2