铁碳复合材料去除土壤中石油污染物的研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:snow5534
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针对石油污染土壤处理效果差,周期长等问题,提出了一种新的石油污染土壤治理方法,利用农产品废物菌糠为原材料制备生物炭,并采用液相还原法将纳米零价铁负载于生物炭上制备铁碳复合材料,利用该材料对土壤中的石油污染物进行去除。通过FTIR,XRD,SEM,TEM,BET和电化学工作站等手段对菌糠生物炭,纳米零价铁及铁碳复合材料的表面基团,微观结构,比表面积和电化学性质等进行表征及分析,为铁碳复合材料能够有效的去除土壤中的石油污染物提供理论基础。利用液体培养基探究铁碳复合材料对石油污染物的去除机理,改变生物炭类型,铁碳比,p H,初始石油浓度等,探究不同条件下铁碳复合材料对石油的去除率;利用SEM,TEM,FTIR等对去除石油污染物后的铁碳复合材料进行表征,并用GC-MS对液体中剩余石油的组分进行分析;利用单一物质菲作为特征石油污染物,验证前述机理的可信性。改变土壤含水率,温度和投加量等外界条件,探索铁碳复合材料在土壤中的最佳使用条件;对处理过程中土壤的理化性质、微生物数量及酶活性变化进行观察,以判断铁碳复合材料对土壤是否具有生态毒性。各材料的分析结果表明生物炭已经成功负载了纳米零价铁,铁碳复合材料具有典型的生物炭结构及相似的官能团。未负载的纳米零价铁极易发生团聚,负载后团聚现象减少,且材料比表面积增大。电化学循环伏安特性测试表明纳米零价铁和铁碳复合材料都具有还原性。铁碳复合材料在液体培养基中对石油污染物具有较高的去除率,5 h便可达到95%以上;孔径较大的菌糠生物炭比秸秆生物炭更适合作为纳米零价铁的载体且铁碳比为1:5时除油效果最好;酸性条件对铁碳复合材料的除油效果起到促进作用,碱性条件则相反。处理后的铁碳复合材料内部吸附了部分石油,剩余石油中的复杂组分已经转化为小分子,单一特征石油污染物菲出现了两种新的组分,均证明铁碳复合材料对石油污染物的去除存在吸附及还原降解两种作用。与简单混合相比,负载能够提高铁碳复合材料对土壤中石油污染物的去除效果,并使材料的稳定性增强。当土壤含水率为30%,温度为37℃,投加量为10 g·kg-1时铁碳复合材料对石油的去除率在120 h内可达77%。铁碳复合材料的使用会改变土壤有机质,p H和电导率等理化性质,但并未表现出明显的生态毒性,因此铁碳复合材料是一种较为高效环保的土壤石油污染物去除材料。
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