土壤礦物對三氯乙烯的降解作用研究.pdf

1、利用土壤礦物對受污染土壤進行修復(fù)是近年來環(huán)境科學領(lǐng)域的一個研究熱點。土壤礦物是組成土壤的基本物質(zhì)，粘土礦物和金屬氧化物礦物是土壤中分布最為廣泛的兩種礦物。多數(shù)土壤礦物具有天然自凈功能，這種自凈功能是天然礦物對污染物凈化功能的體現(xiàn)。利用土壤礦物來修復(fù)污染土壤，具有成本低、無二次污染等優(yōu)點，體現(xiàn)出土壤天然凈化作用的特色，在土壤修復(fù)中展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。 本論文主要考慮土壤礦物在污染物凈化方面的環(huán)境屬性，選擇膨潤土、高嶺土這兩種常見

2、的粘土礦物以及自制的氧化鋅、錳氧化物兩類金屬氧化物為研究對象，研究它們對三氯乙烯(Trichloroethylene，TCE)的還原脫氯降解作用。 本論文的主要研究內(nèi)容及結(jié)果歸納如下： (1)自制了兩種氧化鋅(ZnO(A)、ZnOq(B))及兩種錳氧化物(Mn<,3>O<,4>、MnO<,2>)。 (2)研究了ZnO(A)、ZnO(B)、Mn<,3>O<,4>、MnO<,2>、膨潤土、高嶺土6種土壤礦物對TCE的

3、降解作用研究。結(jié)果表明，未經(jīng)任何處理的ZnO(A)、ZnO(B)、MnO<,2>、膨潤土、高嶺土對TCE無降解作用，而Mn<,3>O<,4>只在中性pH值下才對TCE呈現(xiàn)出微弱的降解作用。 (3)研究了溶解態(tài)的Fe(II)對TCE的降解作用。結(jié)果表明，反應(yīng)體系的pH值到達9.0時，TCE才開始發(fā)生降解，反應(yīng)符合一級動力學方程。但是TCE的降解效率較低，降解反應(yīng)的速率常數(shù)(K<,obs>)和TCE去除率分別為5.60x10<'-3

4、>h<'-1>、14.4％。 (4)在反應(yīng)體系中加入Fe(II)，研究了經(jīng)Fe(II)修飾的ZnO(A)、ZnO(B)、Mn<,3>O<,4>、MnO<,2>、膨潤土、高嶺土6種土壤礦物對TCE的降解作用。結(jié)果表明，將Fe(II)修飾在上述礦物表面，大大提高了TCE的降解效率，反應(yīng)符合一級動力學方程。降解反應(yīng)受pH值和Fe(II)濃度的影響。Fe(II)濃度一定時，在pH值．5．0-9．0范圍內(nèi)，K<,obs>及TCE去除率隨著

5、pH值的升高而增大。維持pH值不變，在一定Fe(II)濃度范圍內(nèi)，K<,obs>及TCE去除率隨Fe(II)濃度的增大而增大，但是Fe(II)濃度過高，TCE的降解效率反而會降低。經(jīng)Fe(II)修飾后的6種土壤礦物對TCE的降解能力大小依次為MnO<,2>>Mn<,3>O<,4>>ZnO(A)>ZnO(B)>膨潤土>高嶺土。用經(jīng)Fe(II)修飾的MnO<,2>降解TCE，當pH值為7.0、Fe(II)濃度為3 mM時，‰及TCE去除率達

6、到最大值，分別為2.86x10<'-1> h<'-1>和85.7％。 (5)上述土壤礦物經(jīng)Fe(II)修飾后，TCE的降解效率有了明顯的提高，原因是生成了結(jié)合在土壤礦物表面的Fe(II)，這類Fe(II)對TCE有著較好的降解能力。結(jié)果顯示，結(jié)合在土壤礦物表面的Fe(II)的降解能力要高于溶解態(tài)的Fe(II)。XRD結(jié)果顯示，結(jié)合在錳氧化物表面的Fe(II)主要是a-FeOOH、γ-FeOOH、Fe<,3>O<,4>等含鐵礦物。

7、 (6)實驗過程中檢測到了cis-DCE、trans-DCE兩種氯代產(chǎn)物，說明TCE發(fā)生降解經(jīng)過了還原脫氯途徑。結(jié)果顯示，發(fā)生降解的TCE大部分轉(zhuǎn)化成了非氯代降解產(chǎn)物。如，經(jīng)Fe(II)修飾的MnO<,2>降解TCE過程中，生成的非氯代降解產(chǎn)物占產(chǎn)物的85.4％-88.8％。 本論文運用礦物.水界面反應(yīng)動力學理論，通過土壤礦物與TCE之間的還原脫氯降解動力學實驗，從本質(zhì)上認識了土壤礦物與TCE間的界面反應(yīng)機理，為實際的污