鼠李糖脂協(xié)助下電動修復(fù)重金屬Cd和As污染土壤的研究.pdf

1、近年來，由于我國重金屬污染土壤的面積不斷增加，污染程度不斷加深，導(dǎo)致土壤重金屬污染進(jìn)入集中爆發(fā)期，并對民眾的健康和社會的穩(wěn)定構(gòu)成了一定的威脅，因此，找到一種快速、可行的修復(fù)技術(shù)迫在眉睫。電動修復(fù)被作為一種非常具有前景的快速修復(fù)技術(shù)被提出。但是，由于在修復(fù)過程中添加的溶劑產(chǎn)生的二次污染和對土壤生態(tài)的破壞制約了其廣泛應(yīng)用。
　　 在重金屬土壤污染的研究中，重金屬Cd、As所引起的土壤污染問題一直備受關(guān)注，其二者在土壤中分別以陽、陰離

2、子形式存在，化學(xué)行為迥異，二者在土壤中的復(fù)合污染修復(fù)研究報道也甚少。因此，添加溶劑對復(fù)合型重金屬的土壤電動修復(fù)效果影響與機(jī)理研究有重要的學(xué)術(shù)價值和實(shí)踐意義。
　　 本文以環(huán)境友好的生物型表面活性劑鼠李糖脂做為提高電動修復(fù)效率的添加劑，開展電動修復(fù)技術(shù)處理Cd、As以及Cd-As污染的模擬土壤的研究。研究不同鼠李糖脂溶液的濃度(10 CMC-160 CMC)、酸堿度(pH=4.8，10)以及以土壤預(yù)處理劑和陰極添加劑2種添加方式對

3、電動去除重金屬Cd、As以及Cd-As效率的影響，探討鼠李糖脂溶液對土壤中重金屬Cd、As以及復(fù)合重金屬Cd-As的活化機(jī)制，并以去除土壤中Cd為例，在富集點(diǎn)填充以粉煤灰陶粒做為吸附劑的可滲透反應(yīng)墻，探討電動修復(fù)+可滲透反應(yīng)墻聯(lián)用技術(shù)去除富集重金屬的可行性，試驗(yàn)結(jié)果表明：
　　 1)Cd污染土壤修復(fù)中，當(dāng)pH=10的鼠李糖脂做為陰極添加劑，鼠李糖脂溶液能夠在靠近陰極的修復(fù)區(qū)域與重金屬Cd形成帶負(fù)電荷的復(fù)合物，而抑制其在堿性條件下

4、形成氫氧化物沉淀，并向陽極進(jìn)行遷移，導(dǎo)致重金屬Cd在整個土壤修復(fù)區(qū)域的5/8(靠近陰極側(cè))處產(chǎn)生富集，最大富集倍數(shù)為初始值365.63 mg kg-1的4.41倍。
　　 中等濃度的鼠李糖脂(20 CMC-80 CMC)對重金屬Cd有著很好的富集能力，富集倍數(shù)均為初始值的4倍以上。在富集點(diǎn)以3g粉煤灰陶粒做為吸附劑的可滲透反應(yīng)墻能進(jìn)一步去除富集的重金屬Cd，可將此富集點(diǎn)的Cd的富集倍數(shù)由4.15降至0.58，整個土壤重金屬Cd總

5、去除率為38.84%，其中可滲透反應(yīng)墻的對去除率的貢獻(xiàn)比為86.71%，證明了電動修復(fù)+可滲透反應(yīng)墻可實(shí)現(xiàn)重金屬富集到去除的過程。
　　 低濃度(10 CMC)和高濃度(160 CMC)的鼠李糖脂溶液均會導(dǎo)致重金屬Cd的富集效率下降，富集倍數(shù)分別為2.37和2.25。此外，陰極添加劑的鼠李糖脂溶液的酸堿度以及堿性鼠李糖脂溶液的不同添加方式對重金屬Cd都有著相似地遷移富集規(guī)律和富集量。但以pH=4.8，濃度為20 CMC的鼠李糖脂

6、溶液作為預(yù)處理劑，重金屬Cd并未出現(xiàn)富集現(xiàn)象，而是遷移到陰極電解池中，使去除效率達(dá)到了49.27%。
　　 2)As污染土壤修復(fù)中，鼠李糖脂溶液形成的膠束能夠增大土壤固相氧化物表面與砷負(fù)陰離子之間的靜電斥力，抑制其在酸性條件下被氧化物專性吸附，同時，還可提高電滲遷移效率。
　　 堿性鼠李糖脂溶液(pH=10)無論作為土壤預(yù)處理還是陰極添加劑都能提高電動修復(fù)重金屬As效率，其去除率分別達(dá)到了23.76%和28.53%。但作

7、為陰極添加劑酸性的鼠李糖脂溶液(pH=4.18)降低了重金屬As的電動去除效率，最大去除率也僅有8.93%，酸性條件下作為陰極添加劑鼠李糖脂的濃度對重金屬As的去除率未有顯著的影響。
　　 酸性鼠李糖脂溶液(pH=4.8)作土壤預(yù)處理劑能夠在整個土壤修復(fù)區(qū)域的5/8(靠近陰極側(cè))處富集重金屬As，其富集程度約為初始值401.29 mg kg-1的2.17倍。
　　 3)Cd和As復(fù)合污染土壤中，重金屬Cd2+與H2AsO

8、4-在強(qiáng)酸性的條件下可形成帶正電荷的Cd(H2AsO4-)+離子化合物，在酸性和堿性的條件下可分別形成Cd(H2AsO4)2和CdHAsO4沉淀化合物。重金屬As可在鼠李糖脂溶液作用下通過Cd2+的架橋作用形成不帶電荷的可溶性絡(luò)合物。
　　 堿性的鼠李糖脂(pH=10，20CMC)做為陰極添加劑能同時增大復(fù)合污染土壤中重金屬Cd、As的去除效率，Cd、As總?cè)コ史謩e為58%和19.63%。因此，在堿性鼠李糖脂溶液的作用下，電動