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随着当今世界人口快速增长和经济的迅速发展,环境污染问题日益严重。河涌底泥中重金属污染已经相当严重,容易对环境造成二次污染,需要对其进行修复治理。由于底泥中含有丰富的有机质和氮、磷、钾等营养元素,其资源化农用已经成为当今研究的热点,但底泥中重金属元素已成为制约底泥资源化农用的关键因素。
本文以河涌底泥作为试验对象,以有效去除河涌底泥中重金属元素为目的,从化学处理方面对底泥中重金属的去除进行了分析研究。
对河涌底泥的成分和化学性质作了详细分析,得出河涌底泥中的Cr、Cu、Ni和Zn含量达到2076 mg/kg、3205 mg/kg、1260 mg/kg和8177 mg/kg。化学形态分析得出底泥Zn和Ni主要以不稳定态和易溶态存在,Cr和Cu主要以残渣态和稳定态存在。
系统地比较了不同酸处理底泥中重金属的效果,得出不同酸剂对不同的重金属元素的去除效果存在一定差异。在浸提时间24h、温度37℃、转速300 r/min条件下,2 mol/L柠檬酸对底泥中Cr、Cu、Ni和Zn的浸提率可分别达到32.33%、38.33%、85.6%和88.23%。0.1 mol/L盐酸对底泥中Cr、Cu、Ni和Zn的浸提率可分别达到24.1%、73.2%、69.9%和82.1%;0.1 mol/L硝酸对底泥中Cr、Cu、Ni和Zn的浸提率可分别达到15.9%、60.8%、73.4%和75.8%。柠檬对重金属的残渣态几乎没有效果、能去除50%的重金属有机结合态,对其它各化学形态效果好。
比较了添加木素磺酸钙(CLS)的去除重金属效果。结果发现,柠檬酸、盐酸和硝酸混合不同质量浓度的CLS溶液浸提底泥中重金属,对重金属浸提率影响不大。先加酸后加CLS对各重金属去处率明显高于先加CLS后加酸及酸单一处理,在柠檬酸、盐酸和硝酸中,硝酸顺序提取效果最好。先加0.1 mol/L硝酸后加3 g/L CLS对Cr、Cu、Ni和Zn的总浸提率分别达到20%、82.9%、97.7%和100%,比硝酸单一处理分别提高了4.1%、22.1%、24.3%和24.6%。
对硝酸联合CLS浸提底泥中重金属的工艺进行了研究。结果发现:浸泡和逆洗效果不如顺洗,颗粒大小对底泥中重金属浸提率影响不大,硝酸、木素顺洗一次对底泥中Cr、Cu、Ni、Zn的浸提率分别达到0.51%、13.22%、32.8%、72.12%。底泥中重金属经木素处理后,Cu、Cr、Ni以残渣态存在的形态含量达到45.3%、71.29%、59.52%;重金属交换态、碳酸盐结合态、Fe(Mn)结合态含量较少。