巰基乙酸對(duì)礦區(qū)污染土壤中Pb的洗脫研究.pdf

1、本論文以巰基乙酸作為新型土壤洗脫劑，研究其對(duì)郴州某礦區(qū)污染土壤中Pb的洗脫效果及洗脫修復(fù)的影響因素。以巰基乙酸和硝酸鉛為原料，在堿性條件下制備水溶性鉛配合物，通過(guò)溶解性實(shí)驗(yàn)、元素分析儀、紅外光譜儀、紫外可見(jiàn)光譜儀、熱重分析儀及電化學(xué)測(cè)試儀研究該配合物的基本理化性質(zhì)，并對(duì)配合物溶液的穩(wěn)定性進(jìn)行檢測(cè)，確定最佳制備工藝條件，為巰基乙酸對(duì)污染土壤中Pb的洗脫修復(fù)提供理論基礎(chǔ)。分析供試土壤的基本性質(zhì)，通過(guò)BCR形態(tài)分析法考察土壤中Pb的賦存形態(tài)。

2、采用批處理法，系統(tǒng)的研究巰基乙酸在不同pH值、振蕩時(shí)間、濃度、液固比、溫度和洗脫次數(shù)的條件下對(duì)土壤中Pb的洗脫效果，通過(guò)正交試驗(yàn)，確定實(shí)驗(yàn)室振蕩洗脫修復(fù)的最佳工藝條件，并比較在最佳工藝條件下洗脫前后土壤中Pb的形態(tài)變化。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)配合物的分子式為Pb(SCH2COOK)2，難溶于有機(jī)溶劑和酸，易溶于水。鉛和巰基乙酸的巰基之間形成了強(qiáng)有力的配位鍵，產(chǎn)物的特征吸收波長(zhǎng)為276nm。該物質(zhì)在常溫下穩(wěn)定，熱分解溫度約為

3、170℃，配合物溶液在低濃度、室溫條件下的耐氧化還原穩(wěn)定性較好。鉛配合物溶液的穩(wěn)定性一般，受空氣、存放時(shí)間及溫度的影響，溶液應(yīng)密閉避光保存，存放時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，存放溫度不超過(guò)55℃。鉛-巰基乙酸鉀的最佳制備工藝條件為:巰基乙酸硝酸鉛反應(yīng)配比為3∶1，反應(yīng)溫度為30℃，反應(yīng)時(shí)間為120min。
　　(2)郴州柿竹園礦區(qū)附近旱地土壤中Pb含量為3497.3mg·kg-1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了《國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB156182-1995)三

4、級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值(Pb≤500)。土壤呈中性偏酸性，肥力中等，屬于砂質(zhì)粉壤土。土壤中Pb主要以鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)存在，有機(jī)結(jié)合態(tài)Pb的含量也較高，碳酸鹽結(jié)合態(tài)Pb的含量相對(duì)較少。
　　(3)在洗脫實(shí)驗(yàn)中，隨著巰基乙酸pH值的升高，Pb的去除率呈現(xiàn)先增加后保持穩(wěn)定的變化趨勢(shì);隨著振蕩時(shí)間的延長(zhǎng)，土壤中Pb的去除率先迅速增加后保持平穩(wěn)，振蕩時(shí)間為4h時(shí)，Pb的去除率達(dá)到74.53％，繼續(xù)延長(zhǎng)時(shí)間，去除率變化幅度不大;Pb的去除率隨著巰

5、基乙酸濃度的增加而顯著增加，最高去除率可達(dá)78.82％;洗脫液固比從5增加到10，Pb的去除率從24.06％迅速增加到72.61％，在液固比為10～25的范圍內(nèi)，去除率增加幅度不明顯，液固比大于25，去除率出現(xiàn)小幅度下降;隨著洗脫溫度的升高，土壤中Pb的去除率表現(xiàn)為先增加后緩慢下降的趨勢(shì);增加洗脫次數(shù)對(duì)Pb去除率的影響較小。
　　(4)由正交試驗(yàn)得出振蕩洗脫法的最佳工藝條件為:巰基乙酸濃度為0.50mol/L，液固比為12，溫度為

6、30℃，洗脫次數(shù)為1次，洗脫液pH為10，洗脫時(shí)間為4h。最佳洗脫工藝條件下，污染土壤中碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)Pb含量分別下降了98.97％、99.08％、98.90％和23.42％。
　　本研究制備了一種水溶性鉛配合物，理化性質(zhì)較穩(wěn)定，初步證實(shí)了巰基乙酸作為土壤洗脫劑的可行性，豐富了水溶性鉛化合物的種類(lèi)和化學(xué)洗脫修復(fù)體系，為巰基乙酸對(duì)土壤中Pb的去除提供了強(qiáng)有力的理論基礎(chǔ)。研究區(qū)域土壤Pb污染嚴(yán)重，土