垃圾填埋場襯層系統(tǒng)中重金屬與己酸交互作用的研究.pdf

1、垃圾衛(wèi)生填埋以其相對費用較低、技術比較成熟成為我國現(xiàn)階段采用較廣泛的方式。填埋場中的重金屬會隨著產生的滲濾液下滲從而污染周圍土壤及地下水環(huán)境，在填埋場的襯層中既有重金屬的存在，也有有機酸的存在；兩者的遷移行為勢必會互相受到影響。為掌握重金屬的遷移轉化規(guī)律，有效地預防重金屬對周圍土壤及地下水的污染，有必要研究垃填埋場襯層系統(tǒng)中有機酸與重金屬的交互作用對重金屬的行為所產生的影響。 本文以垃圾填埋場襯層系統(tǒng)為研究模型，選取滲濾液中兩

2、種常見且較易發(fā)生遷移的重金屬(Cd、Zn)，與垃圾厭氧酸性發(fā)酵階段產生的、相對難以降解的代表性有機酸-己酸，進行重金屬與己酸(兩元體系)、重金屬-己酸-重金屬(三元體系)之間交互作用的研究。實驗所用土樣為青島小澗西填埋場用作襯層土的亞粘土和即墨靈山填埋場用作襯層土的風化土。采用密封振蕩平衡法研究重金屬和己酸在土樣中的吸持，Origin軟件對重金屬在土樣中的吸附特征進行擬合，Tessier五步提取法對重金屬在土樣中的吸持形態(tài)進行分析，并用

3、SPSS軟件對影響重金屬吸持的因素進行多元回歸分析。 首先對兩種襯層土的基本理化性質進行了分析，亞粘土和風化土屬于弱堿性土——亞粘土pH為8.15，風化土pH為8.14。它們中的有機質含量不高，亞粘土的陽離子交換容量為16.00cmol/kg，風化土的為12.87cmol/kg。隨后進行了重金屬在一元體系、兩元體系和三元體系中的吸持以及重金屬吸持后的形態(tài)分析，主要有下列工作： 1．在研究重金屬與有機酸的交互作用之前，

4、進行了單種重金屬分別在兩種土中吸附平衡時間的確定實驗、不同溫度下的吸附行為以及pH對其吸持形態(tài)的影響實驗。得到如下結論： (1)重金屬Cd在亞粘土和風化土中的吸附平衡時間為22h，而重金屬Zn在亞粘土和風化土中的吸附平衡時間為24h。因此，將重金屬在兩種土中達到吸附平衡的時間統(tǒng)一為24h。 (2)溫度變化對重金屬的吸附量雖有影響，但其影響相對于重金屬溶液濃度變化所引起得重金屬吸附量的變化而言，可以忽略。 (

5、3)只加入單種重金屬溶液(即一元體系)時，重金屬在土樣中的吸附規(guī)律與一般吸附實驗類似：當吸附量達到一定值時，它就不再隨著重金屬溶液濃度的增大而持續(xù)增大，因此會有一個飽和吸附量。Cd在兩種土中的飽和吸附量約為31.38g/kg；Zn的飽和吸附量約為37.87g/kg。此時，相對于Henry模型、Langmuir模型、Freundlich模型而言，Temkin模型能較好地擬合重金屬的等溫吸附曲線。重金屬Cd和Zn在亞粘土中的吸持百分數(shù)大于它

6、們在風化土中的吸持百分數(shù)；就同一種土比較，它對Zn的吸持百分數(shù)大于對Cd的吸持百分數(shù)；隨體系pH的增大，重金屬在土樣中的吸持百分數(shù)也相應增大。 2．在“重金屬—土樣”(一元體系)中加入己酸(即兩元體系)，以研究有機酸對重金屬吸持行為和吸持后存在形態(tài)的影響。得到結論：己酸存在時，重金屬的飽和吸附量相對于一元體系時的飽和吸附量來說，其值增大了，這或許是由于土樣中形成了“重金屬—己酸—土樣”配位體造成的。兩元體系中的重金屬等溫吸附曲

7、線，：Henry模型擬合的較好，這是因為在兩元體系中重金屬溶液濃度選取較低的緣故，重金屬在土樣中的吸附遠未達到它在此種條件下的飽和吸附量。己酸的存在對重金屬Cd的存在形態(tài)影響較大，使得以有機物結合態(tài)存在的Cd含量變大；而己酸的存在對Zn的存在形態(tài)基本沒有影響。 3．兩種重金屬(Cd、Zn)與己酸共存體系(即三元體系)中，對重金屬的吸附行為和吸持后的存在形態(tài)進行研究，得到： (1)三元體系中，由于Cd、Zn對土樣中吸附

8、點位的競爭，它們的飽和吸附量比一元體系的變小了，而且其等溫吸附曲線轉折點所對應的重金屬濃度也變小了。三元體系中，重金屬Cd在亞粘土和風化土中的飽和吸附量約為41.91g/kg；重金屬Zn的飽和吸附量約為42.09g/kg。此時的重金屬吸附模型可以較好地用Trmkin模型來表征。 (2)Cd在亞粘土和風化土中隨pH變化的吸持行為：單看Cd的吸持百分數(shù)隨pH的變化曲線，兩者有相似之處，都隨著pH的增大而呈上升趨勢。但用SPSS軟件

9、對它們的變化曲線進行分析時，發(fā)現(xiàn)對它們的吸持百分數(shù)影響最大的因素卻不相同。在亞粘土中，pH對Cd的吸持百分數(shù)影響最大；而在風化土中，Zn的添加濃度對Cd的吸持百分數(shù)影響最大。 Zn在亞粘土和風化土中隨pH變化的吸持行為：在兩種土中Zn的吸持百分數(shù)隨pH的變化趨勢相似。同樣用SPSs軟件分析后知，pH對zn吸持百分數(shù)的影響是主要的。 (3)不管是在一元體系，還是兩元、三元體系中，重金屬(Cd、Zn)吸持后的形態(tài)都表現(xiàn)為：Cd在兩