鼠李糖脂協(xié)助下電動修復重金屬Cd和As污染土壤的研究.pdf

1、近年來，由于我國重金屬污染土壤的面積不斷增加，污染程度不斷加深，導致土壤重金屬污染進入集中爆發(fā)期，并對民眾的健康和社會的穩(wěn)定構成了一定的威脅，因此，找到一種快速、可行的修復技術迫在眉睫。電動修復被作為一種非常具有前景的快速修復技術被提出。但是，由于在修復過程中添加的溶劑產生的二次污染和對土壤生態(tài)的破壞制約了其廣泛應用。
　　 在重金屬土壤污染的研究中，重金屬Cd、As所引起的土壤污染問題一直備受關注，其二者在土壤中分別以陽、陰離

2、子形式存在，化學行為迥異，二者在土壤中的復合污染修復研究報道也甚少。因此，添加溶劑對復合型重金屬的土壤電動修復效果影響與機理研究有重要的學術價值和實踐意義。
　　 本文以環(huán)境友好的生物型表面活性劑鼠李糖脂做為提高電動修復效率的添加劑，開展電動修復技術處理Cd、As以及Cd-As污染的模擬土壤的研究。研究不同鼠李糖脂溶液的濃度(10 CMC-160 CMC)、酸堿度(pH=4.8，10)以及以土壤預處理劑和陰極添加劑2種添加方式對

3、電動去除重金屬Cd、As以及Cd-As效率的影響，探討鼠李糖脂溶液對土壤中重金屬Cd、As以及復合重金屬Cd-As的活化機制，并以去除土壤中Cd為例，在富集點填充以粉煤灰陶粒做為吸附劑的可滲透反應墻，探討電動修復+可滲透反應墻聯(lián)用技術去除富集重金屬的可行性，試驗結果表明：
　　 1)Cd污染土壤修復中，當pH=10的鼠李糖脂做為陰極添加劑，鼠李糖脂溶液能夠在靠近陰極的修復區(qū)域與重金屬Cd形成帶負電荷的復合物，而抑制其在堿性條件下

4、形成氫氧化物沉淀，并向陽極進行遷移，導致重金屬Cd在整個土壤修復區(qū)域的5/8(靠近陰極側)處產生富集，最大富集倍數(shù)為初始值365.63 mg kg-1的4.41倍。
　　 中等濃度的鼠李糖脂(20 CMC-80 CMC)對重金屬Cd有著很好的富集能力，富集倍數(shù)均為初始值的4倍以上。在富集點以3g粉煤灰陶粒做為吸附劑的可滲透反應墻能進一步去除富集的重金屬Cd，可將此富集點的Cd的富集倍數(shù)由4.15降至0.58，整個土壤重金屬Cd總

5、去除率為38.84%，其中可滲透反應墻的對去除率的貢獻比為86.71%，證明了電動修復+可滲透反應墻可實現(xiàn)重金屬富集到去除的過程。
　　 低濃度(10 CMC)和高濃度(160 CMC)的鼠李糖脂溶液均會導致重金屬Cd的富集效率下降，富集倍數(shù)分別為2.37和2.25。此外，陰極添加劑的鼠李糖脂溶液的酸堿度以及堿性鼠李糖脂溶液的不同添加方式對重金屬Cd都有著相似地遷移富集規(guī)律和富集量。但以pH=4.8，濃度為20 CMC的鼠李糖脂

6、溶液作為預處理劑，重金屬Cd并未出現(xiàn)富集現(xiàn)象，而是遷移到陰極電解池中，使去除效率達到了49.27%。
　　 2)As污染土壤修復中，鼠李糖脂溶液形成的膠束能夠增大土壤固相氧化物表面與砷負陰離子之間的靜電斥力，抑制其在酸性條件下被氧化物專性吸附，同時，還可提高電滲遷移效率。
　　 堿性鼠李糖脂溶液(pH=10)無論作為土壤預處理還是陰極添加劑都能提高電動修復重金屬As效率，其去除率分別達到了23.76%和28.53%。但作

7、為陰極添加劑酸性的鼠李糖脂溶液(pH=4.18)降低了重金屬As的電動去除效率，最大去除率也僅有8.93%，酸性條件下作為陰極添加劑鼠李糖脂的濃度對重金屬As的去除率未有顯著的影響。
　　 酸性鼠李糖脂溶液(pH=4.8)作土壤預處理劑能夠在整個土壤修復區(qū)域的5/8(靠近陰極側)處富集重金屬As，其富集程度約為初始值401.29 mg kg-1的2.17倍。
　　 3)Cd和As復合污染土壤中，重金屬Cd2+與H2AsO

8、4-在強酸性的條件下可形成帶正電荷的Cd(H2AsO4-)+離子化合物，在酸性和堿性的條件下可分別形成Cd(H2AsO4)2和CdHAsO4沉淀化合物。重金屬As可在鼠李糖脂溶液作用下通過Cd2+的架橋作用形成不帶電荷的可溶性絡合物。
　　 堿性的鼠李糖脂(pH=10，20CMC)做為陰極添加劑能同時增大復合污染土壤中重金屬Cd、As的去除效率，Cd、As總去除率分別為58%和19.63%。因此，在堿性鼠李糖脂溶液的作用下，電動