典型鐵氧化物對(duì)CPS還原穩(wěn)定化修復(fù)Cr(Ⅵ)污染土壤的影響機(jī)制.pdf

1、近年來(lái)土壤鉻污染日益嚴(yán)重，已經(jīng)引起了世界的普遍關(guān)注。土壤鉻污染主要來(lái)自鉻鹽生產(chǎn)、金屬冶煉、電鍍和制革等工業(yè)廢水、廢氣和廢渣排放，經(jīng)過(guò)雨水長(zhǎng)期的淋溶、滲透，引起周邊土壤和水環(huán)境的污染。六價(jià)鉻（Cr(Ⅵ)）相比較于其他化學(xué)形態(tài)，環(huán)境毒性更大，遷移性更強(qiáng)，從而對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人群健康具有更多的潛在危害。本研究以重慶地區(qū)的 Cr(Ⅵ)污染紫色土為研究對(duì)象，利用多硫化鈣（CPS）為還原劑，首次提出利用土壤中的天然鐵氧化物強(qiáng)化CPS還原穩(wěn)定化修復(fù)Cr(

2、Ⅵ)污染土壤的過(guò)程，在保證修復(fù)效果的前提下，減緩修復(fù)過(guò)程中CPS使用過(guò)多引起的臭氣以及H2S污染等問(wèn)題。
　　基于前期文獻(xiàn)研究，篩選出土壤中的典型鐵氧化物，并采用BET比表面積測(cè)試儀、X射線(xiàn)衍射（XRD）、掃描電鏡（SEM）、X射線(xiàn)光電子能譜分析（XPS）等手段對(duì)其進(jìn)行特性表征；采用水相批試驗(yàn)研究了鐵氧化物對(duì)CPS還原溶液中Cr(Ⅵ)的促進(jìn)效果；通過(guò)研究pH、鐵物種對(duì)這種促進(jìn)效果的影響，并對(duì)反應(yīng)平衡體系的固相產(chǎn)物進(jìn)行分析，探討了影

3、響鐵氧化物促進(jìn)CPS還原Cr(Ⅵ)的關(guān)鍵因素；綜合以上內(nèi)容，推斷出可能的促進(jìn)機(jī)制；之后通過(guò)土壤批試驗(yàn)研究了鐵氧化物對(duì)CPS還原穩(wěn)定化修復(fù) Cr(Ⅵ)污染紫色土的促進(jìn)效果和向土壤中補(bǔ)充的鐵氧化物和CPS對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響，并分析了鐵氧化物補(bǔ)充量和環(huán)境酸堿性對(duì)這種促進(jìn)效果的影響，最后通過(guò)對(duì)處理前后土壤鉻的形態(tài)分析，評(píng)價(jià)鉻在環(huán)境中的遷移性變化。
　　通過(guò)上述研究得到以下主要結(jié)論：
　　①吸附態(tài)的Fe(Ⅱ)是鐵氧化物促進(jìn)CPS還原

4、去除Cr(Ⅵ)的主要原因，其促進(jìn)機(jī)理主要包含三個(gè)過(guò)程：鐵氧化物在CPS的增溶還原作用下產(chǎn)生吸附態(tài)的Fe(Ⅱ)；吸附態(tài)的Fe(Ⅱ)在還原Cr(Ⅵ)生成Cr(Ⅲ)的同時(shí)，自身被氧化成Fe(Ⅲ)；體系中過(guò)量的CPS可將生成的Fe(Ⅲ)再次還原成 Fe(Ⅱ)。因此Fe元素在體系中形成的Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)循環(huán)電子對(duì)在CPS與Cr(Ⅵ)之間起到了電子傳輸?shù)臉蛄鹤饔?，從而促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。
　　②向CPS-Cr(Ⅵ)體系中加入鐵氧化物不僅能增

5、大Cr(Ⅵ)的去除效果，而且能縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間。環(huán)境酸堿性是影響鐵氧化物促進(jìn)CPS還原Cr(Ⅵ)的一個(gè)關(guān)鍵因素。隨著pH值的升高，針鐵礦和赤鐵礦對(duì)CPS還原Cr(Ⅵ)的促進(jìn)效果均呈現(xiàn)出先降低后升高的趨勢(shì)，其中在弱酸性環(huán)境下，促進(jìn)作用最強(qiáng)。
　?、巯駽PS穩(wěn)定化修復(fù)Cr(Ⅵ)污染紫色土的體系中加入鐵氧化物，對(duì)Cr(Ⅵ)的還原穩(wěn)定化過(guò)程具有促進(jìn)作用。具體表現(xiàn)為：當(dāng)鐵氧化物用量為6 g/50g土?xí)r，反應(yīng)平衡時(shí)間從原來(lái)的72h分別縮

6、短至36h和48h，穩(wěn)定化過(guò)程結(jié)束，土壤中的Cr(Ⅵ)含量的去除率分別增加了8.96％和0.34%，浸出液中總鉻濃度的去除率分別增加了5.77%和1.11%，浸出液中Cr(Ⅵ)濃度的去除率分別增加了10.57%和7.05%，且針鐵礦的促進(jìn)作用比赤鐵礦顯著；加入鐵氧化物對(duì)土壤pH影響不大，但會(huì)增加土壤ORP的下降幅度以及土壤處于還原性條件的時(shí)間；同時(shí)加入的鐵氧化物也會(huì)改變鉻的賦存形態(tài)，使其向更穩(wěn)定的鐵錳結(jié)合態(tài)轉(zhuǎn)變，從而降低鉻在環(huán)境中的遷移

7、性。
　?、茉黾予F氧化物用量，土壤中Cr(Ⅵ)含量以及鉻的浸出毒性呈現(xiàn)出先減小后上升的變化趨勢(shì)。當(dāng)鐵氧化物的用量為9g/50 g土?xí)r，其對(duì)CPS還原穩(wěn)定化修復(fù)Cr(Ⅵ)的促進(jìn)作用最為明顯，此時(shí)的土壤ORP下降幅度最大，向土壤中加入不同含量的鐵氧化物對(duì)土壤本身的pH的影響不大，pH均在8.65-8.95之間；加入鐵氧化物對(duì)CPS還原穩(wěn)定化修復(fù)酸性和中性Cr(Ⅵ)污染紫色土均有一定的促進(jìn)作用，且這種促進(jìn)作用在酸性環(huán)境下更為顯著，兩種酸