牛糞生物炭和沸石配施對鎘鎳復(fù)合污染土壤的修復(fù).pdf

1、隨著糧食安全越來越受到人們的關(guān)注，土壤重金屬污染逐漸成為環(huán)境科學(xué)熱點(diǎn)問題，而復(fù)合污染的修復(fù)尤受關(guān)注。本實(shí)驗(yàn)以牛糞和沸石為原料，將兩者混合共熱解和單獨(dú)熱解后混合制備牛糞生物炭及其復(fù)合物等6種鈍化材料，然后通過室內(nèi)模擬試驗(yàn)研究6種鈍化劑對鎘鎳復(fù)合污染土壤(含量為Cd:5mg/kg; Ni:100g/kg)的修復(fù)效果，通過土壤重金屬BCR分級和TCLP實(shí)驗(yàn)評價修復(fù)效果，并通過吸附實(shí)驗(yàn)和材料表征簡要探討其修復(fù)機(jī)理，以期為開發(fā)牛糞生物炭和沸石材料

2、在土壤重金屬污染鈍化修復(fù)的應(yīng)用提供理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:
　　1.材料的表征結(jié)果表明，6種鈍化材料均偏堿性且介孔占比在50％以上。沸石和高溫沸石有較大比表面積（19.59m2/g和19.57m2/g），而牛糞生物炭及其復(fù)合物和混合物的陽離子交換量較大（117.56 cmol/kg-132.77cmol/kg），此外，牛糞生物炭含有羧基、羥基和烷基以及苯環(huán)等豐富的官能團(tuán)，其表面位點(diǎn)濃度為23.24mmol/g，遠(yuǎn)高于牛糞沸石共

3、熱解材料的9.77mmol/g和沸石的2.07mmol/g。
　　2.沸石、高溫沸石、牛糞生物炭、牛糞沸石共熱解材料以及牛糞生物炭高溫沸石混合材料等5種材料對Cd2+的吸附約在4h達(dá)到平衡，在pH3-7范圍內(nèi)，對Cd2+的吸附量隨著pH增大而升高。在鎘鎳單獨(dú)溶液中，5種材料對Cd2+和Ni2+的吸附用Langmuir等溫方程的擬合度優(yōu)于Freundlich，對Cd2+和Ni2+的飽和吸附量分別為3.26mg/g-4.86mg/g和

4、2.74mg/g-4.38mg/g。其中，牛糞生物炭高溫沸石混合材料對Cd2+和Ni2+的飽和吸附量最大。
　　3.通過比較5種材料對不同濃度梯度鎘鎳單獨(dú)溶液和混合溶液中Cd2+和Ni2+的去除率發(fā)現(xiàn)，高溫沸石對鎘鎳混合溶液中Cd2+和Ni2+的去除率與單獨(dú)溶液相比均顯著降低，且Ni2+的去除率降低了12.71-57.56％，降幅遠(yuǎn)大于Cd2+的11.63％-30.08％;而牛糞生物炭和牛糞生物炭高溫沸石混合物對鎘鎳混合溶液中Ni

5、2+的去除率比單獨(dú)溶液中分別降低了52.89％-64.35％和45.86％-56.91％，但是對鎘鎳混合溶液中Cd2+的去除率卻分別增加了-2.95％-47.63％和-16.02％-13.65％。說明Cd2+和Ni+在5種材料上存在競爭吸附，且Cd2+的競爭吸附能力強(qiáng)于Ni2+。
　　4.牛糞生物炭中含有56.16mg/kg的可溶性無機(jī)碳和3.15mg/g的可溶性磷。而吸附實(shí)驗(yàn)中吸附前后的XRD表征結(jié)果表明，牛糞生物炭在溶液中可以

6、釋放磷酸根和碳酸根與Cd2+形成Cd3(PO4)2和CdCO3沉淀。
　　5.土壤鈍化試驗(yàn)結(jié)果表明，沸石、高溫沸石、牛糞、牛糞生物炭、牛糞沸石共熱解材料以及牛糞生物炭高溫沸石混合材料等6種修復(fù)劑均能顯著提升土壤pH（提高了0.20-1.05單位）和CEC（提高了3.14％-10.37％），其中，牛糞生物炭處理的土壤pH增加最多;牛糞處理的土壤陽離子交換量增加最多。
　　6.與對照相比，6種鈍化材料均能顯著降低土壤重金屬Cd和