改性粉煤灰鈍化城市污泥中的重金屬及其在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用研究.pdf

1、本文首先在分析供試污泥和粉煤灰基本理化性質(zhì)的基礎(chǔ)上，討論改性粉煤灰鈍化污泥的可行性、鈍化污泥應(yīng)用在農(nóng)業(yè)上的可行性。通過閱讀國(guó)內(nèi)外多篇相關(guān)文獻(xiàn)，制定改性粉煤灰的最優(yōu)制備方案，制備改性粉煤灰，通過鈍化實(shí)驗(yàn)，分析改性粉煤灰對(duì)污泥中重金屬Pb、Cu、Cd的鈍化效果和對(duì)污泥理化性質(zhì)的影響，并對(duì)鈍化機(jī)理進(jìn)行了初步探討；通過土柱淋溶試驗(yàn)，分析鈍化污泥對(duì)土壤中重金屬Pb、Cu、Cd的形態(tài)和營(yíng)養(yǎng)成分的影響，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論將鈍化污泥應(yīng)用在農(nóng)業(yè)上的可行性；

2、對(duì)原狀粉煤灰和改性粉煤灰進(jìn)行SEM、XRD、比表面積的分析，討論改性粉煤灰吸收土壤中重金屬有效態(tài)的主要原因和改性反應(yīng)對(duì)粉煤灰內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的具體影響。取得的主要結(jié)論概括如下： ① 供試城市生活污泥中，無論有機(jī)質(zhì)、全N、全P的含量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于土壤中相應(yīng)成分含量。但污泥中也含有較高的重金屬Pb、Cu、Cd，尤其是Pb、Cu，分別高達(dá)2400.0mg·kg-1、460mg·kg-1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我國(guó)污泥農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)。因此，從污泥提供的有機(jī)質(zhì)和N

3、、P 養(yǎng)分的角度考慮，供試污泥是一種極好的肥源，具有較高的利用價(jià)值。但其過高的重金屬含量限制其利用，因此在利用此污泥時(shí)，必須進(jìn)行前期處理。供試粉煤灰含有較高的SiO2和Al2O3，分別高達(dá)50.3％和23.20％，又因?yàn)榉勖夯覟榍驙铑w粒結(jié)合體，主要為玻璃態(tài)，構(gòu)成沸石的硅、鋁圍繞球狀顆粒呈一定規(guī)律分布，有利于在粉煤灰表面形成沸石包裹層，因此，粉煤灰的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)使粉煤灰具備了改性的物質(zhì)基礎(chǔ)。經(jīng)過改性粉煤灰鈍化的城市污泥，由于內(nèi)部pH、有

4、機(jī)質(zhì)等因素改變，使城市污泥中重金屬生物有效態(tài)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定態(tài)，降低了污染農(nóng)用土壤的可能性；城市污泥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，和改性粉煤灰改變了城市污泥比阻等原因，使鈍化后的污泥也具有一定的吸附作用，從而對(duì)土壤中的重金屬污染也具有一定的吸附作用。 ② 通過閱讀國(guó)內(nèi)外多篇相關(guān)文獻(xiàn)，制定改性粉煤灰的最優(yōu)制備方案，包括助溶劑的選擇、粉煤灰與助溶劑的配比、改性溫度、改性時(shí)間，制備改性粉煤灰，通過鈍化、土壤淋溶模擬試驗(yàn)，將三種改性粉煤灰與鈍化污泥重金屬性能

5、進(jìn)行比較，三種改性粉煤灰對(duì)污泥中Pb、Cu、Cd 都具有一定的鈍化效果，其中，NaOH改性粉煤灰對(duì)污泥中的Pb、Cu、Cd的鈍化效果都十分理想。此效果可以從改性粉煤灰的微觀結(jié)構(gòu)來分析說明：首先改性粉煤灰具有很大的比表面積，比原狀粉煤灰增大31～67 倍，因此具有很強(qiáng)的物理吸附能力，同時(shí)也使得化學(xué)吸附性得到增強(qiáng)。改性反應(yīng)使粉煤灰內(nèi)部空隙數(shù)量增加、空隙表面變的粗糙，另外，粉煤灰改性生成的鋁硅酸鹽和硅酸鹽類具有很強(qiáng)的離子交換性能，可與污泥中的

6、重金屬發(fā)生離子交換吸附，且一般都為不可逆的。同時(shí)改性粉煤灰的強(qiáng)堿性也利于污泥中重金屬沉淀。 ③ 酸雨目前作為一個(gè)環(huán)球環(huán)境問題困擾著我們，成都平原的酸雨問題十分嚴(yán)重，將鈍化污泥用于農(nóng)用土壤施肥，模擬成都平原地區(qū)酸雨，從對(duì)土壤重金屬形態(tài)含量和土壤肥力前后變化分析，三種鈍化污泥對(duì)土壤中Pb、Cu、Cd生物有效態(tài)的吸附能力比較必須在具體的情況下進(jìn)行分析比較，因?yàn)殁g化作用受到土壤環(huán)境中pH、腐殖質(zhì)含量、土壤粘性、土壤溫度、以及其他重金屬