有機砷廢渣的半固相Fenton氧化脫毒及穩(wěn)定化-固化機理研究.pdf

1、來源于飼料添加劑生產(chǎn)過程的有機砷制造業(yè)廢渣（有機砷廢渣）既是典型的歷史遺留危險廢物，也是有機砷飼料添加劑生產(chǎn)過程必定會產(chǎn)生的危險廢物，其不當處理處置或任意堆放容易造成周邊環(huán)境污染。本文以有機砷廢渣為對象，通過采用脫毒、穩(wěn)定化/固化的技術組合，輔以靜態(tài)的動態(tài)及生物毒性評估體系，進行了有機砷廢渣的無害化處理及其機理研究。
　　 首先，通過系統(tǒng)的背景研究對有機砷廢渣的污染特性進行解析，研究發(fā)現(xiàn)有機坤廢渣具有高濃度有機物和無機物共污染特

2、性，有機污染物以鄰硝基苯胺和苯胺含量最高，分別達90800±42mg/kg和1910±26mg/kg，總硝基苯類浸出濃度達6500gg/L;無機污染物的砷含量達22353±11mg/kg，總砷浸出濃度達4600mg/L，其中高毒性的As(Ⅲ)占45％-50％，廢渣極具環(huán)境威脅，亟需脫毒處理。
　　 隨后，針對傳統(tǒng)的Fenton氧化技術在固相體系中的直接應用會產(chǎn)生含目標污染物的廢水而導致污染發(fā)生相間轉移之不足，通過調(diào)節(jié)液固比(L/

3、S)開發(fā)適宜于含高濃度有機污染物的危險廢物脫毒處理的新型半固相Fenton氧化技術，并系統(tǒng)地探討其影響因子、作用機理及反應動力學特征，結果表明半固相Fenton氧化反應對有機砷廢渣脫毒具有極高可行性，影響因子主要為pH、Fe(Ⅱ)濃度和L/S;基于單因子試驗的BBD設計優(yōu)化結果表明，半固相Fenton氧化反應的pH、Fe(Ⅱ)濃度和L/S與目標污染物的去除率顯著符合二次多項式回歸模型，其最佳pH、Fe(Ⅱ)濃度和L/S分別為3.5，0.

4、062mol/kg和1.77，動力學模型研究則進一步獲得不同條件下半固相Fenton氧化反應的反應速率常數(shù)(k）和半衰期(t1/2)；所得的目標有機污染物的礦化率和去除率與pH、Fe(Ⅱ)濃度和L/S的通用模型可有效描述不同情景下各種半固相Fenton氧化具體過程，相應建立的污染物濃度與L/S的模型則可預測其最佳L/S，由此獲得的多次半固相Fenton氧化策略則可使不同目標污染物濃度情景下的脫毒效果達到環(huán)境標準，且總L/S仍低于傳統(tǒng)的泥

5、漿系統(tǒng)（≥5:1），環(huán)境效應顯著。
　　 在半固相Fenton氧化脫毒的基礎上，聚焦于穩(wěn)定劑、固化劑及環(huán)境因子的協(xié)同作用，以毒性浸出濃度方法(TCLP)、合成沉降浸出方法(SPLP)及連續(xù)提取法(SEP)從靜態(tài)和動態(tài)進行綜合評估和反饋，深入探討了有機砷廢渣中砷的穩(wěn)定化/固化機理，結果發(fā)現(xiàn)半固相Fenton氧化脫毒后廢渣中砷的TCLP和SPLP濃度分別為1265mg/L和1057mg/L，需重點關注的Fe和Fe形態(tài)之和占總砷的28

6、.4％；基于Fe離子形成的氫氧化鐵膠體為主體的對As(V)的吸附及各種其他金屬離子的協(xié)同吸附和共沉淀等作用是廢渣中砷穩(wěn)定化的主要機理，其中Ca(CH)、Fe(FS)和Mg(MC)等單金屬離子的砷穩(wěn)定化效果表明當Fe:As=2:1時的FS處理可使廢渣中砷的TCLP、SPLP濃度和F1、F2形態(tài)含量降至最低，F(xiàn)S+MC+CH組合的協(xié)同處理能更大程度的使廢渣中的砷穩(wěn)定，而Fe(FS)和A1(AS)離子的協(xié)同處理時在Fe:Al=4:1、以Ca(

7、OH)2調(diào)試pH至6.0時砷的穩(wěn)定化效果最佳；養(yǎng)護3d后即可用于評估各穩(wěn)定化處理的效果，但穩(wěn)定化處理后的長時間陳化有助于廢渣中砷的進一步緩慢穩(wěn)定；固化處理中，42.5＃硅酸鹽水泥和鋁酸鹽水泥成分及相應的水化機理差異導致高鋁水泥固化塊中砷的TCLP能降至更低、抗壓強度更高、且抗酸沖擊能力更強，高鋁水泥比42.5＃硅酸鹽水泥具有更好的固化效果，養(yǎng)護7d后已達到穩(wěn)定。
　　 最終，通過以蛋白核小球藻為指示物的生物毒性研究，對有機砷廢渣

8、采用半固相Fenton氧化脫毒、穩(wěn)定化/固化處理的方法體系進行系統(tǒng)的風險評價，結果表明蛋白核小球藻生長抑制隨著廢渣的脫毒、穩(wěn)定化/固化處理的層層深入，其EC50逐漸上升，小球藻細胞內(nèi)葉綠素（chla和chlb）含量亦逐漸上升，生物毒性逐步降低；小球藻中砷的亞細胞分布證明了廢渣中砷的不同穩(wěn)定化狀態(tài)具有不同的靶器官毒性，原渣浸提液脅迫下細胞內(nèi)富集的砷主要貯存在細胞內(nèi)可溶性組分(P3)，而Fenton氧化脫毒后則主要分布在細胞器和質(zhì)膜(P2)