土壤砷污染紫外光-H2O2氧化、固化穩(wěn)定與磷化學(xué)抑制復(fù)合技術(shù)研究.pdf

1、土壤污染因其隱蔽性、滯后性、長期性,較難察覺,長期為人類所忽視。土壤砷污染為土壤重金屬污染中最常見污染物之一。近年來隨著砷使用量日益增大、使用范圍越來廣,土壤砷污染問題日益突出。論文首先綜述砷基本性質(zhì)、來源、危害、我國砷污染狀況、土壤砷污染治理工藝并綜合對(duì)比分析各工藝優(yōu)缺點(diǎn),在此基礎(chǔ)上提出了土壤砷污染UV/H2O2催化氧化、固化穩(wěn)定和化學(xué)抑制復(fù)合治理技術(shù)。
　　該復(fù)合技術(shù)由三部分組成:UV/ H2O2催化氧化、固化穩(wěn)定劑對(duì)砷固化及

2、P化學(xué)抑制作用:首先通過催化氧化作用將土壤中砷最大化轉(zhuǎn)化為五價(jià)砷,使砷毒性和遷移性降低,同時(shí)也有利于固化穩(wěn)定劑對(duì)其固定;通過投加Fe、Al、Ca等固化穩(wěn)定劑與土壤中五價(jià)砷產(chǎn)生沉淀吸附,使活性砷轉(zhuǎn)化為難溶性沉淀物,遷移性、毒性降到最低;在此基礎(chǔ)上施加P抑制劑,通過P與砷的拮抗作用,一方面減少作物對(duì)殘余砷的吸收從而降低砷對(duì)其的危害,另一方面P抑制劑能促進(jìn)土壤通過物理吸附的有效態(tài)砷釋放出來,從而增大固化穩(wěn)定劑與釋放出的有效砷的接觸機(jī)會(huì),即:促

3、進(jìn)土壤中砷的物理吸附向沉淀吸附的轉(zhuǎn)化。復(fù)合技術(shù)三個(gè)步驟之間互相促進(jìn),具有協(xié)同作用,能發(fā)揮很好的固砷效果。
　　本研究通過單因素實(shí)驗(yàn)、正交試驗(yàn)、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)全面考察該技術(shù)參數(shù)及其有效性。
　　一、單因素實(shí)驗(yàn)。(1)光催化氧化試驗(yàn),考察太陽光和紫外光光強(qiáng)、波長、光照時(shí)間、雙氧水投加量、土壤翻動(dòng)因素對(duì)氧化效果的影響,結(jié)論:土壤翻動(dòng)對(duì)氧化效果具有顯著影響,定時(shí)翻動(dòng)能使土壤松動(dòng),能顯著提高氧化率和氧化速率;在相同光照強(qiáng)度和時(shí)間下,氧化效果

4、:紫外光+H2O2(As3+氧化率77.65％,下同)>太陽光(以8W白熾燈模擬)+ H2O2(34.62%)> H2O2(30.38%)>紫外光(UVB,8W,39.75%)>太陽光(27.22%)>無處理組(10.35%);光因素正交實(shí)驗(yàn)得出最佳氧化參數(shù)為UVC,照射強(qiáng)度12W,照射時(shí)間4小時(shí),H2O2投加量5ml(98%)/kg,此時(shí)土壤中剩余三價(jià)砷僅為8.07mg/kg,三價(jià)砷氧化率達(dá)到了79.82%;氣候條件允許條件下可以太陽

5、光+H2O2代替紫外光+H2O2以降低處理費(fèi)用和施工難度。(2)固化穩(wěn)定實(shí)驗(yàn),考察固化穩(wěn)定劑的種類、組合、投加順序、投加量、時(shí)間對(duì)砷的固化穩(wěn)定效果。結(jié)論:單種固化穩(wěn)定劑固砷效果Fe>Al>Ca>Mg,Fe3+在10h內(nèi)固砷率達(dá)61.42%,固化穩(wěn)定劑最佳組合Fe+Al+Ca,在同等條件下固砷率為66.22%,比單種鐵固化穩(wěn)定劑提高了近5%;三種固化穩(wěn)定劑最佳投加順序?yàn)?Al3+→Fe3+→Ca2+;固化穩(wěn)定劑投加量正交實(shí)驗(yàn)表明最佳投加量

6、(質(zhì)量比)為As:Fe:Al:Ca為1:1.5:1:2。(3)化學(xué)抑制實(shí)驗(yàn),三種抑制劑(磷酸鈉,磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉)釋砷效果相當(dāng),但從固化穩(wěn)定角度考慮,磷酸二氫鈉最合適,因?yàn)榱姿岫溻c不會(huì)與固化穩(wěn)定劑發(fā)生沉淀。二、最佳工藝正交實(shí)驗(yàn)。最佳工藝參數(shù)為固化穩(wěn)定劑投加量 As:Ca:Fe:Al為1:2:1.4:1.1,化學(xué)抑制劑投加量As:P為1:1.3,pH保持在3-5,含水率5%,處理時(shí)間為8h,此時(shí)土壤中活性砷剩余量從40mg/kg降