【摘 要】
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化学钝化技术被广泛应用于重金属污染土壤修复,高效、经济、环境友好型的钝化材料是该技术成功与否的关键。磷矿浮选尾矿作为含磷材料,具有成为钝化材料的潜力,但相关研究较少。本研究研制热改性磷矿浮选尾矿材料用于重金属污染土壤修复,利用现代化学分析技术表征热改性材料的性状;采用静态吸附实验探究热改性材料对典型重金属Cd2+、Pb2+和Cu2+的吸附性能和吸附机理;通过室内模拟实验考察热改性材料对土壤中典型重
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化学钝化技术被广泛应用于重金属污染土壤修复,高效、经济、环境友好型的钝化材料是该技术成功与否的关键。磷矿浮选尾矿作为含磷材料,具有成为钝化材料的潜力,但相关研究较少。本研究研制热改性磷矿浮选尾矿材料用于重金属污染土壤修复,利用现代化学分析技术表征热改性材料的性状;采用静态吸附实验探究热改性材料对典型重金属Cd2+、Pb2+和Cu2+的吸附性能和吸附机理;通过室内模拟实验考察热改性材料对土壤中典型重金属的钝化效果,主要研究结果如下:（1）高温热改性处理显著改变磷矿浮选尾矿材料的性状。相比改性前的磷矿浮选尾矿材料（F）,低温（300℃）热改性材料（F300）的理化性状未发生明显变化,主要矿物相成分均为白云石、氟磷灰石及石英;而高温（700℃）热改性材料（F700）的白云石含量降低,碳酸钙及氧化镁含量增加,p H值显著升高,比表面积略有下降。改性前后的磷矿浮选尾矿材料重金属含量未发生明显变化,均低于国家有关标准限值。（2）3种材料对典型重金属Cd2+、Pb2+和Cu2+的吸附特性存在差异。相比改性前磷矿浮选尾矿材料,低温热改性材料对典型重金属离子的吸附量略有提升;而高温热改性材料提高了7～28倍,对典型重金属Cd2+、Pb2+和Cu2+的最大吸附量分别达248.27 mg·g-1、531.45 mg·g-1和433.30 mg·g-1。改性前后材料对3种重金属的吸附主要符合伪二级动力学方程和Freundlich等温吸附模型,可能为发生在不均质多分子层的化学吸附,但Langmuir等温吸附模型更好的拟合了F700对Cu2+的吸附过程,可能是发生在均质单分子层的化学吸附。3种材料中F700的吸附稳定性最强,对Cd2+、Pb2+和Cu2+的解吸率均低于1.00%。热改性材料主要通过表面沉淀、表面络合、静电吸附及离子交换等作用吸附重金属离子。（3）具有较好吸附特性的F700施用于土壤中可影响典型重金属的赋存形态。F700施入土壤可显著提高土壤的p H值,但降低了土壤有机质含量和阳离子交换量。6种供试土壤施入F700后典型重金属Cd和Cu有效态含量均显著降低,且施入量越高有效态含量越低,同时土壤中弱酸提取态重金属比例降低,但Pb在6种土壤中变化不同。总体而言,热改性磷矿浮选尾矿材料可用于重金属污染土壤修复,具有较好的应用前景。
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