基于纳米网络制备长效Cr(Ⅵ)污染土壤修复剂
近年来,土壤重金属污染日益严重,已成为当今世界非常严峻的环境污染问题之一.土壤重金属污染不仅会造成农作物减产,威胁农业的可持续发展.更重要的是,通过食物链积累在农作物内的重金属能被人类摄入,危及人体的健康.在本文中选择六价铬(实际是重铬酸钾)作为代表性重金属,因为Cr(VI)是剧毒的重金属之一.土壤中铬主要来源于矿石精炼、钢以及合金生产、金属电镀、制革厂和染料厂等含铬废弃物的排放.土壤中的铬最稳定态是Cr(VI)和Cr(III),其中Cr(VI)相对于Cr(III)而言,表现出更高的毒性、致癌性、溶解性和流动性.因此,将Cr(VI)还原为Cr(III)是修复六价铬污染土壤的关键.硫代硫酸钠作为一种具有理想还原能力的典型还原剂可用于还原Cr(VI).但是,因硫代硫酸钠的溶解性较好,会使其随着水流流失,最终导致硫代硫酸钠的利用率较低.在这里,用高能电子束改性的凹凸棒土作为基质负载硫代硫酸钠,以减少硫代硫酸钠随水的流失.研究结果表明:1、相比于其它的粘土,凹凸棒土对六价铬的吸附率最高.高能电子束辐照能有效增加天然凹凸棒土对Cr(VI)的吸附性能.2、高能电子束辐照剂量为10 kGy的凹凸棒土(HA10)和硫代硫酸钠(ST)混合得到HA10-ST复合物,对六价铬既有吸附能力也有还原能力.将对Cr(VI)去除率最高的HA10-ST复合物命名为长效修复剂(LRA),淋溶实验结果显示单独HA10对Cr(VI)去除率只有42.0%,而长效修复剂对Cr(VI)的去除率可以达到99.4%.3、单独硫代硫酸钠的淋失率为69.6%,而在长效修复剂作用下的硫代硫酸钠的淋失率仅为23.7%.此实验结果表明HA10对硫代硫酸钠具有一定的控失作用,在延长硫代硫酸钠的持续时间和提高其利用率方面起到重要作用.4、扫描电镜结果表明:天然凹凸棒土易团聚和形成紧凑的束进而构成纳米棒;经高能电子束辐照改性后,原本紧凑的天然凹凸棒土束变得疏松,并形成三维纳米网络结构.红外光谱结果表明:HA10和硫代硫酸钠成功结合在一起,但在长效修复剂形成过程中并没有明显的化学反应发生,HA10和ST之间的相互作用主要是一个物理过程.X-射线衍射结果表明:硫代硫酸钠没有插入HA10晶体层内,可能只是吸附在HA10的微/纳米孔和纳米通道上.5、盆栽实验说明:长效修复剂不仅能有效增加铬污染土壤中玉米植株的高度,而且能减少玉米黄叶的面积以及黄叶的干重比率,这种现象在一定范围内随着长效修复剂量的增多变得更加明显.
- 作者：
- 贺璐璐
- 学位授予单位：
- 安徽农业大学
- 专业名称：
- 生物物理学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2015年
- 导师姓名：
- 张欣
- 中图分类号：
- X53
- 关键词：
- 长效修复剂；六价铬；硫代硫酸钠；污染土壤；纳米网络
- long-duration remediation agent； hexavalent chromium； sodium thiosulfate； contaminated soil； nano networks