納米羥基磷灰石在重金屬污染土壤治理中的應用研究.pdf

1、隨著土壤重金屬污染日益加劇，土壤重金屬污染的治理已成為當前研究的熱點。土壤重金屬污染具有高累積性和不可逆轉性，污染一旦發(fā)生，僅依靠切斷污染源的方法難以進行徹底恢復。目前，已有一些污染土壤治理的方法，但從其發(fā)展和需求來看，還須發(fā)展更加有效的治理技術。本研究經(jīng)人工合成nano-HAP，對合成的nano-HAP進行了基本性質表征，在此基礎上，以紅壤和烏柵土為對象，首先研究了nano-HAP對土壤中重金屬離子的吸附解吸特性；然后進行了nano-

2、HAP與普通磷灰石(AP)對土壤中重金屬影響的對比培養(yǎng)試驗，重點討論二者在施用量、培養(yǎng)時間、重金屬有效含量變化規(guī)律，特別是nano-HAP對重金屬離子固定效果進行了系統(tǒng)研究；同時，選取黑麥草作為供試植物，研究了nano-HAP和AP施入重金屬污染土壤后對黑麥草生長的影響研究，以期掌握nano-HAP對土壤重金屬吸附解吸的特點和影響因素，為nano-HAP在土壤和水環(huán)境重金屬污染治理中的應用提供理論基礎。研究結果如下： (1)X

3、RD(x衍射)及SEM(掃描電鏡)的結果顯示，實驗制得的nano—HAP呈類球型桿狀體，顆粒度大小均勻，平均體積為寬20nm、長180nm，Ca/P比值為1.65，比表面積為49.7m2·g-1，所合成的樣品為純相HAP。 (2)Freundlich模型能被用于描述施入nano-HAP的兩種土壤中的重金屬吸附等溫線。由Freundlich模型可知，重金屬在紅壤中的吸附低于在烏柵土中的吸附。重金屬在兩種土壤中的親和力順序為：Cu

4、(II)>Pb(II)>Cd(II)>Zn(II)。nano-HAP的施加能減少重金屬在土壤中的解吸量。這說明nano-HAP能顯著降低重金屬在土壤中的移動，并且能增加重金屬污染土壤中Cu(ID、Zn(II)、Pb(ID、Cd(II)的化學穩(wěn)定性。 (3)在室內(nèi)培養(yǎng)試驗中，nano-HAP和AP的施入顯著降低了土壤中Cu和Zn的生物有效性，而且土壤中Cu和Zn有效態(tài)的含量與nano-HAP和AP的施用量呈顯著負相關。但是nan

5、o-HAP的鈍化效果優(yōu)于AP的鈍化效果。材料包釋不如同等用量材料混釋的鈍化效果好，且所用時間較長，但是包釋具有將所施材料和被吸附重金屬移出土壤體系的優(yōu)點。 (4)在重金屬污染土壤中混釋施入nano-HAP和AP都能顯著改善黑麥草的生長狀況，但HAP處理的黑麥草生長狀況更為良好。隨著HAP的施入，黑麥草的地上部分生長更為茂密，地下部分的根系生長得更為發(fā)達。同時黑麥草的生物量隨HAP施用量的增加有增大的趨勢。在重金屬污染土壤中混釋

6、施入nano-HAP也能顯著降低黑麥草地上部分的重金屬含量。而且隨著HAP施用量的增加，黑麥草體內(nèi)重金屬含量也隨之降低。nano-HAP的施用處理不僅能提高土壤中殘渣態(tài)重金屬含量而且能降低酸交換態(tài)重金屬含量。 (5)應用假二級反應模型能最好地描述nano-HAP對Cu(II)的吸附動力學過程。模型參數(shù)qe的實驗值和預測值分別為421和412mmol·kg-1。而假二級反應數(shù)率常數(shù)K1為0.000897kg·mmol-1。最初吸