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关于重金属污染土壤修复技术

  土壤和水乃“万物之本、生命之源”;但是,随着工业化进程的加快和发展,大量含有重金属的工业废水和城市生活污水排放到环境中,对大气、土壤和水环境造成了严重污染。

  这些重金属主要为铅、铬、镍、铜、锌、汞、砷等元素,具有隐蔽性、毒性强、持久性,不可降解性等特点,重金属在水体中可通过食物链影响动植物生长最终威胁人类健康。

  拿什么保护

  使遭受污染的土壤恢复正常功能,就需要采用土壤修复这样的技术措施,而无害化处理重金属污染已成为当今主要的环境问题。

  三种保护

  1、物理法,包括膜分离法(RO反渗透)、吸附法、溶剂萃取法、离子交换法、蒸发浓缩法等;

  2、化学法,包括化学沉淀法、电化学法;

  3、生物法,包括生物修复法、生物絮凝法、生物吸附法。

  其中吸附法是公认的操作简单,成本低的除铅方法。

  一些有高吸附效率的材料(氧化石墨烯、纳微米磷酸锆,层状双氢氧化物、硅藻土、改良碳纳米管)被应用于此。

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  一、吸附技术

  1、利用磷酸锆ZrP修饰电极进行重金属离子的吸附与检测

  万博manbet手机客户端 [Pb(N03)2]作为Pb2+的来源。实验所用吸附剂磷酸锆(ZrP)均为50 mg。所有的吸附实验均在室温条件下与150 mL的锥形瓶中进行。100 mL的NaAc-HAc (pH 4.0)溶液中混有不同浓度的金属离子。为了使吸附达到平衡,溶液在摇床中震荡24 h。其固相和液相经10000 rpm下离心6 min得以分离,用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP)检测上层清液中金属离子的浓度,并将离心所得固体在真空干燥箱中,65℃ 条件下干燥用于XPS分析。整个实验过程中,用0.1 M NaAc和HAc溶液来调节体系的pH始终维持在4.0。吸附试验在常温常压下进行。

  下方为磷酸锆(ZrP)选择性电化学检测Pb2+的示意图及吸附或未吸附重金属离子的几何结构:

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  2、吸附能力

  磷酸锆(ZrP)在pH=4.0的醋酸-醋酸钠缓冲溶液中对金属离子Pb2+,cd2+,Cu2+,Zn2+,Hg2+吸附能力的强弱。(50 mg的吸附剂磷酸锆加入到100 mL分别含有0.25,0.5,1.0 mM的金属离子溶液中。)

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  磷酸锆(ZrP)材料对五种金属离子都表现出了很好的吸附能力,其中,对Pb2+,的吸附容量明显高于其它四种金属离子。

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  3、吸附原理

  磷酸锆(ZrP)之所以对Pb2+,表现出了较强的吸附能力,由于吸附完成后,ZrP与Pb原子发生了内部络合作用,而吸附其它几种金属离子则主要是由于静电吸引作用力,显然,络合作用力要明显强于单纯的静电作用;另一方面,ZrP是一种阳离子型的离子交换剂,一般情况下,具有较低水合能的二价金属离子更容易被吸附到阳离子交换剂上,在几种金属离子中Pb2+具有较低的水合能,因此更容易与ZrP发生反应。

  4、修复关键

  具有高比表面积、强吸附性、高活性,又具有结构稳定、抗团聚的废水吸附土壤修复材料,是治理污染的关键。

  二、纳米技术

  此外,目前全球有40多个重度污染场地正在直接或间接地采用纳米技术进行修复。但是,由于纳米颗粒的高比表面积、高活性,颗粒与颗粒之间很容易发生团聚,使纳米材料失去其应有的高活性。

  国内外研究人士发现:如果能够获得由许许多多纳米结构单元组成的微米尺度的材料,或者能在微米尺度材料的表面构筑纳米结构单元,即:微/纳米结构材料,则有望实现对污染土壤废水处理的高效修复治理。

  耀隆万博体彩app下载有这样的微纳米材料α-ZrP,它是一类具有离子交换性能的新型无机阳离子层状介孔功能材料,比表面积大,表面官能团赋予其优异的吸附性能,对金属离子具有较强的吸附性能,尤其对铅(Pb2+)表现出了优异的选择性,无腐蚀性、安全绿色,可综合吸附或提取多种重金属(如铅、镉、铬、汞等)。

  近年来在重金属污染治理方面受到欧美国家的广泛关注。将其作为吸附剂或反应剂来处理重金属离子,易回收,从根本上解决重金属的持续蓄积问题。


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