矿区污染土壤砷稳定化修复材料筛选及应用研究

来源 :湖南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:snowin11
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伴随着我国经济的飞速发展,土地资源短缺的问题日益凸显,因此对污染场地进行修复和二次开发是减缓土壤短缺压力,实现土地可持续利用的重要手段。本文以某尾矿遗留重金属污染场地土壤为研究对象,筛选切实可行的砷稳定化修复材料。首先对单一稳定剂进行了筛选,然后通过正交实验确定修复效果最好的添加配比,并进行工艺参数的优化试验,包括Fe/As、pH、药剂添加量、土壤粒径、反应时间等;同时制定土壤修复建议方案,指导现场进行修复。主要试验结果如下:(1)本论文采用XRF、SEM以及Tessier连续提取法等方法对供试土壤的理化性质、微观形态和化学组成和砷的形态等进行了分析。结果表明:污染土壤土样略偏酸性,微观结构有明显的晶体颗粒;土壤结构成分复杂,砷、镉、铅的含量都比较高;其中砷有机物结合态(80.09%)和残渣态(17.96%);有效态的总量只占到了2%左右,但由于污染土壤体积大,所以必须妥善处理,以免对周围生态环境造成危害。(2)矿物材料对土壤中砷的稳定能力表现为:强碱性赤泥>弱碱性赤泥>海泡石>蒙脱石>水滑石。稳定剂的梯度试验研究表明:砷的稳定效率跟赤泥的添加量呈正相关的趋势;稳定化后土壤中砷的浸出浓度随氧化钙的增加呈先减小后增大的趋势,但本试验表明在加入小于5%的CaO的情况下能降低土壤中As的浸出;随着Fe/As摩尔比的加大,砷的浸出浓度随之降低,砷的稳定化率先增加,后趋于平缓。正交试验结果表明,硫酸铁添加量影响最大,其次是氧化钙添加量,最后是赤泥添加量。即当CaO添加量为2%,砷铁比为1:2,赤泥添加量为1%时,土壤砷的稳定达到60%。8号复合稳定剂稳定化处理土壤后,镉的浸出浓度呈下降的趋势;当添加量小于6%时,对土壤中打的铅也能起到稳定效果;超过6%后,土壤中的铅部分被活化。因此应该将8号稳定剂的添加量控制在6%之内。(3)砷稳定化过程工艺参数优化:选择Fe:As摩尔比为2,供试土壤过12目筛,控制粒径小于1.38mm、实验陈化时间控制在3d做为试验的最优条件进行探究,砷的浸出浓度为1.38mg/L,砷的稳定化率为72.6%。(4)现场修复建议方案:通过前期稳定剂的筛选和综合比较,最终选定PMF复合材料(磷酸二氢钙、硫酸铁、赤泥为主要稳定剂,氧化钙为辅助剂)来对矿区土壤重金属复合污染进行修复。当稳定剂添加量达到6%时,铅隔砷的稳定化率均超过70%。
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