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氯酚和重金属污染土壤的类Fenton修复研究

作　者: 孙倩
导　师: 陆晓华
学　校: 华中科技大学
专　业: 分析化学
关键词: ZEA EDDS 零价铁类Fenton 土壤氯酚重金属
分类号: X53
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

我国土壤污染形势非常严峻，近几年工业区的迁移遗留了很多亟待治理的污染场地，这些场地多数呈现是有机物和重金属污染的特点。但是，目前国内外已有的土壤修复技术大多是针对单一类型的有机物或重金属污染场地的治理。因此高效快速环境安全的既能快速降解有机物又能有效的稳定化重金属的土壤修复技术的研究具有重要研究意义和实用价值。本文建立了一种以零价铁（ZVI）、乙二胺二琥珀酸（EDDS）和空气（Air）组成的环境友好的新型类Fenton体系，实现了有机氯和重金属污染土壤的同时修复。首先，分别以2,4-二氯酚（2,4-DCP）和Pb、Cd为氯酚类污染物以及重金属的代表，研究了ZEA体系对单一污染的水体和土壤中氯酚的降解和重金属的稳定化。在此基础上研究了氯酚-重金属复合污染土壤的ZEA类Fenton修复。本文的主要结论如下：（1）研究了新型ZEA体系降解水体中2,4-DCP的影响因素，结果表明DCP的降解速率受污染物浓度、EDDS浓度和铁粉剂量的影响较大。在2,4-DCP质量浓度100mg/L、EDDS摩尔浓度0.8mmol/L、铁粉投加量20g/L、曝空气速率1L/min的初始条件下室温反应1h，2,4-DCP的降解效率达到99.5%，EDDS的降解效率为87.6%。2,4-DCP和EDDS的降解规律均符合准一阶动力学方程，其降解速率常数kobs分别为3.37h^-1和2.09h^-1。通过ZEA类Fenton体系中铁形态对DCP的降解效果的影响和降解中间产物和终产物的定性和定量分析，探讨了该体系中DCP的降解历程和路径。（2）研究了新型ZEA体系降解污染土壤中2,4-DCP的影响因素，结果表明零价铁剂量、EDDS浓度和曝气速率等因素对体系的降解作用有至关重要的影响。在污染物含量为296.3mg/kg、EDDS摩尔浓度为0.4mmol/L、铁粉投加量5g、曝空气速率1L/min、固液比为1:20、室温的条件下反应2h后土壤中DCP的降解率为93.4%，EDDS的降解率为91.4%，反应3h后DCP和EDDS均被完全降解。污染土壤中DCP和EDDS的降解规律符合准一阶动力学方程，其降解速率常数kobs分别为1.97h^-1和0.98h^-1。（3）研究了ZEA体系中Pb和Cd复合污染的土壤的稳定化修复效果，铁粉投加量、EDDS浓度和温度对重金属的稳定化效果有较大影响。对于浸出毒性分别为15.06mg/L和23.09mg/L的Pb和Cd复合污染的土壤，当EDDS摩尔浓度为0.4mmol/L、铁粉投加量4g、曝空气速率1L/min、温度70°C，固液比为1:10时，该体系能将Pb完全稳定化，Cd的稳定化效率为72.2%。对体系中的铁粉和铁氧化物进行XRD和XRF的表征，探讨分析重金属去除的路径和稳定化机理，该体系中Cd和Pb的能够被铁系氧化物吸附、包夹或者形成共沉淀，其中铁氧化物对重金属的稳定化效果比较显著。（4）新型ZEA体系对于DCP含量为440.3mg/kg、Pb和Cd的浸出毒性分别为12.3mg/L和28.0mg/L的氯酚-重金属复合污染土壤有较好的修复效果。当体系在EDDS浓度0.8mmol/L、零价铁粉5g、曝气速率I L/min、固液比1:20、室温的条件下，反应4h后复合污染土壤中的DCP的降解率为60.8%，Pb和Cd的稳定化率分别为86.2%和30%。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-21
  1.1 概述  10
  1.2 氯酚类（CPs）污染土壤的现状及修复技术研究进展  10-15
  1.3 重金属污染土壤的现状及修复技术研究进展  15-19
  1.4 本文选题意义及研究内容  19-21
2 实验部分  21-29
  2.1 实验材料  21-22
  2.2 实验设备  22-23
  2.3 实验方法  23-27
  2.4 分析方法  27-29
3 结果讨论  29-67
  3.1 ZEA 体系对污染水体中氯酚的降解研究  29-42
  3.2 ZEA 体系对污染土壤中氯酚的降解研究  42-50
  3.3 ZEA 体系对污染土壤中重金属的稳定化研究  50-63
  3.4 ZEA 体系对氯酚-重金属复合污染土壤的修复研究  63-67
4 总结与展望  67-70
  4.1 全文总结  67-68
  4.2 创新点  68-69
  4.3 研究展望  69-70
致谢  70-71
参考文献  71-78
附录 1 硕士期间发表论文情况  78

氯酚和重金属污染土壤的类Fenton修复研究

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