改性凹凸棒土與微波聯(lián)用處理鎘和對(duì)硝基酚污染土壤
來源：中國凹凸棒土網(wǎng) 10-26 22:32
我國污染場(chǎng)地具有污染成分復(fù)雜，強(qiáng)度高，需快速修復(fù)等特點(diǎn)，微波（Microwave，MW）能同時(shí)實(shí)現(xiàn)土壤中有機(jī)物的去除和重金屬的穩(wěn)定/固定化，因其具有高效、快捷、環(huán)保等特點(diǎn)而成為土壤修復(fù)新技術(shù)。通常土壤吸收微波性能較差，需要加入微波吸收劑促進(jìn)土壤溫度以實(shí)現(xiàn)中有機(jī)物的熱解和重金屬的固定化。Cu和Fe及其氧化物具有高催化活性和強(qiáng)微波吸收性能，常被作為微波催化劑和吸波劑。但其比表面積小、易團(tuán)聚，常負(fù)載到粘土礦物上以增強(qiáng)吸附吸能和催化活性，從而顯著提高土壤修復(fù)效率。凹凸棒土（簡稱凹土，ATP）因具有較大的比表面積、較強(qiáng)的吸附性能、優(yōu)良熱穩(wěn)定性以及表面活性基團(tuán)而被廣泛應(yīng)用于重金屬和有機(jī)物的吸附劑和催化劑擔(dān)載體。本文將Fe和Cu負(fù)載到凹土，與微波聯(lián)用修復(fù)重金屬和有機(jī)污染土壤。Fe/ATP（Cu/ATP）作為吸附劑提高土壤中目標(biāo)污染物的傳質(zhì)速率，同時(shí)作為微波吸收劑提高土壤溫度，有利于有機(jī)物的揮發(fā)和重金屬的穩(wěn)定/固定化，另外也是高活性催化劑，在微波誘導(dǎo)下能有效催化氧化土壤中有機(jī)物，從而實(shí)現(xiàn)土壤中有機(jī)物的降解和重金屬的穩(wěn)定化。
分別以鎘（Cd）和對(duì)硝基苯酚（PNP）為代表性重金屬和有機(jī)污染物，研究微波輔助Fe/ATP（Cu/ATP）修復(fù)PNP和Cd污染土壤；以浸出毒性為評(píng)價(jià)指標(biāo)，分析Fe/ATP（Cu/ATP）對(duì)土壤中 Cd的穩(wěn)定化效果，闡釋微波輔助 Fe/ATP（Cu/ATP）穩(wěn)定/固定土壤中Cd的作用機(jī)制；探討了微波誘導(dǎo)Fe/ATP（Cu/ATP）催化氧化土壤中PNP的作用機(jī)理，比較分析了Fe/ATP和Cu/ATP兩種體系的作用效果和作用機(jī)制。
主要的研究內(nèi)容與結(jié)論如下：
（1）分別采用沉積沉降法和超聲共沉淀法制備了Cu/ATP和Fe/ATP。XRD和SEM-EDAX顯示Cu和Fe主要與凹土表面的-OH和晶格中的-O-結(jié)合，分散性較好；BET表征表明，與凹土相比，Cu/ATP和Fe/ATP比表面積均有所增大，且Fe/ATP比表面積顯著大于Cu/ATP。FT-IR顯示Cu/ATP和Fe/ATP表面均含有豐富的-OH官能團(tuán)，且均存在多價(jià)態(tài)金屬離子（Cu+、Cu2+/Fe2+、Fe3+）
（2）研究了Cu/ATP和Fe/ATP對(duì)土壤中Cd的浸出含量的影響及與微波聯(lián)用的穩(wěn)定化作用機(jī)制。結(jié)果表明，土壤中添加Cu/ATP和Fe/ATP顯著降低了Cd的浸出含量，添加量為1％（wt%）時(shí)，Cd的浸出含量分別降低了63.7%和42.1%；添加量增加到10%時(shí)，Cd的浸出含量分別降低99.9%和77.3%。雖然Cu/ATP對(duì)土壤中Cd的穩(wěn)定化率顯著高于Fe/ATP，但長效穩(wěn)定性比 Fe/ATP的差，表明Fe/ATP對(duì)于Cd的作用力更強(qiáng)。微波作用未促進(jìn)Cu/ATP體系中Cd的穩(wěn)定化率，但顯著提高了Fe/ATP體系中Cd的穩(wěn)定化率。微波作用均有助于兩個(gè)體系中Cd的長效穩(wěn)定性。相比較Cu/ATP，F(xiàn)e/ATP顯示出對(duì)微波更強(qiáng)的吸附性，土壤溫度更高產(chǎn)生玻璃化，部分Cd被固定在土壤中，有利于Cd的長效穩(wěn)定。Fe/ATP（Cu/ATP）主要通過活性硅醇基的配位作用以及Fe-O-（Cu-O-）的橋氧鍵合Cd。
（3）研究了微波誘導(dǎo)Cu/ATP和Fe/ATP催化氧化土壤中的PNP。結(jié)果表明，Cu/ATP和Fe/ATP添加量由2.5%增加到20%（wt%）時(shí)，PNP的去除率均提高了1.5倍，分別達(dá)到75%和99%，表明Fe/ATP對(duì)土壤中PNP具有更強(qiáng)的去除效果。氧氣氣氛比氮?dú)鈿夥崭欣谕寥乐蠵NP中的去除。微波誘導(dǎo)Fe/ATP（Cu/ATP）催化氧和水產(chǎn)生活性自由基（·OH和·O2-），從而氧化PNP。Cu/ATP體系中，土壤中PNP主要是通過熱解吸和催化氧化途徑去除，而Fe/ATP體系中，由于高溫玻璃體的產(chǎn)生，部分PNP及其降解碎片被包裹固定在土壤中。
doi：
10.7666/d.D733956
關(guān)鍵詞：
土壤修復(fù) 微波技術(shù) 對(duì)硝基酚 凹凸棒土 吸附性能
作者：
楊蓉
學(xué)位授予單位：
華中科技大學(xué)
授予學(xué)位：
碩士
學(xué)科專業(yè)：
環(huán)境科學(xué)
導(dǎo)師姓名：
陳靜
學(xué)位年度：
2015
語種：
中文
分類號(hào)：
X53
在線出版日期：
2016年05月03日（萬方平臺(tái)首次上網(wǎng)日期，不代表論文的發(fā)表時(shí)間）
分別以鎘（Cd）和對(duì)硝基苯酚（PNP）為代表性重金屬和有機(jī)污染物，研究微波輔助Fe/ATP（Cu/ATP）修復(fù)PNP和Cd污染土壤；以浸出毒性為評(píng)價(jià)指標(biāo)，分析Fe/ATP（Cu/ATP）對(duì)土壤中 Cd的穩(wěn)定化效果，闡釋微波輔助 Fe/ATP（Cu/ATP）穩(wěn)定/固定土壤中Cd的作用機(jī)制；探討了微波誘導(dǎo)Fe/ATP（Cu/ATP）催化氧化土壤中PNP的作用機(jī)理，比較分析了Fe/ATP和Cu/ATP兩種體系的作用效果和作用機(jī)制。
主要的研究內(nèi)容與結(jié)論如下：
（1）分別采用沉積沉降法和超聲共沉淀法制備了Cu/ATP和Fe/ATP。XRD和SEM-EDAX顯示Cu和Fe主要與凹土表面的-OH和晶格中的-O-結(jié)合，分散性較好；BET表征表明，與凹土相比，Cu/ATP和Fe/ATP比表面積均有所增大，且Fe/ATP比表面積顯著大于Cu/ATP。FT-IR顯示Cu/ATP和Fe/ATP表面均含有豐富的-OH官能團(tuán)，且均存在多價(jià)態(tài)金屬離子（Cu+、Cu2+/Fe2+、Fe3+）
（2）研究了Cu/ATP和Fe/ATP對(duì)土壤中Cd的浸出含量的影響及與微波聯(lián)用的穩(wěn)定化作用機(jī)制。結(jié)果表明，土壤中添加Cu/ATP和Fe/ATP顯著降低了Cd的浸出含量，添加量為1％（wt%）時(shí)，Cd的浸出含量分別降低了63.7%和42.1%；添加量增加到10%時(shí)，Cd的浸出含量分別降低99.9%和77.3%。雖然Cu/ATP對(duì)土壤中Cd的穩(wěn)定化率顯著高于Fe/ATP，但長效穩(wěn)定性比 Fe/ATP的差，表明Fe/ATP對(duì)于Cd的作用力更強(qiáng)。微波作用未促進(jìn)Cu/ATP體系中Cd的穩(wěn)定化率，但顯著提高了Fe/ATP體系中Cd的穩(wěn)定化率。微波作用均有助于兩個(gè)體系中Cd的長效穩(wěn)定性。相比較Cu/ATP，F(xiàn)e/ATP顯示出對(duì)微波更強(qiáng)的吸附性，土壤溫度更高產(chǎn)生玻璃化，部分Cd被固定在土壤中，有利于Cd的長效穩(wěn)定。Fe/ATP（Cu/ATP）主要通過活性硅醇基的配位作用以及Fe-O-（Cu-O-）的橋氧鍵合Cd。
（3）研究了微波誘導(dǎo)Cu/ATP和Fe/ATP催化氧化土壤中的PNP。結(jié)果表明，Cu/ATP和Fe/ATP添加量由2.5%增加到20%（wt%）時(shí)，PNP的去除率均提高了1.5倍，分別達(dá)到75%和99%，表明Fe/ATP對(duì)土壤中PNP具有更強(qiáng)的去除效果。氧氣氣氛比氮?dú)鈿夥崭欣谕寥乐蠵NP中的去除。微波誘導(dǎo)Fe/ATP（Cu/ATP）催化氧和水產(chǎn)生活性自由基（·OH和·O2-），從而氧化PNP。Cu/ATP體系中，土壤中PNP主要是通過熱解吸和催化氧化途徑去除，而Fe/ATP體系中，由于高溫玻璃體的產(chǎn)生，部分PNP及其降解碎片被包裹固定在土壤中。
doi：
10.7666/d.D733956
關(guān)鍵詞：
土壤修復(fù) 微波技術(shù) 對(duì)硝基酚 凹凸棒土 吸附性能
作者：
楊蓉
學(xué)位授予單位：
華中科技大學(xué)
授予學(xué)位：
碩士
學(xué)科專業(yè)：
環(huán)境科學(xué)
導(dǎo)師姓名：
陳靜
學(xué)位年度：
2015
語種：
中文
分類號(hào)：
X53
在線出版日期：
2016年05月03日（萬方平臺(tái)首次上網(wǎng)日期，不代表論文的發(fā)表時(shí)間）
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