电子废弃物拆解污染场地土壤中Pb、Cd、Cu机械化学固化稳定化研究

作     者：张紫薇 

作者单位：上海第二工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：苑文仪;李培中

授予年度：2020年

学科分类：12[管理学] 1204[管理学-公共管理] 082803[工学-农业生物环境与能源工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 120405[管理学-土地资源管理] 

主      题：重金属污染土壤 机械化学 土壤修复 固化稳定化 

摘      要：随着我国社会的发展,电子电器产品被更多的应用到实际生活中,随之带来的问题便是电子废弃物的拆解处理,我国一些地区依靠拆解电子废弃物回收贵金属作为经济收入。但是这种不规范的小作坊拆解,会造成拆解场地重金属污染,Pb、Cd、Cu是拆解污染场地土壤中污染最严重的几种重金属,该类重金属若经食物链累积在人体中会损害人体健康。这些重金属危害事件都引起了政府和社会的关注,并想办法降低甚至消除这些危害。本课题以复合重金属(Pb、Cd、Cu)污染土壤为对象,利用机械化学法固化污染土壤中的重金属,达到减少土壤中重金属浸出和转移的目的。主要研究结论包括:(1)将Pb污染土壤进行纯机械球磨,利用TCLP毒性浸出进行效果评价。以土壤含Pb浓度为10439.35 mg·kg为例,原污染土壤的毒性浸出浓度为214.13 mg·L,在球磨转数为550 r·min,球料比为14,当球磨时间达4h时,土壤Pb的浸出浓度为26.85mg·L,以上结果表明,机械球磨可以在一定程度上降低Pb的浸出浓度,但是不能达到标准值5 mg·L,单纯机械球磨对固化土壤中重金属的能力有限。(2)为了进一步提高土壤中重金属Pb的固化效果,实验研究了固化剂磷酸二氢钙添加量、球磨时间和球磨转数对Pb的固化效果影响规律。实验结果表明:当固化剂磷酸二氢钙的添加量为10%,球磨时间为2 h,球磨转数为550 r·min时,Pb的浸出浓度由原来214.13 mg·L降低至4.36 mg·L,低于GB 5085.3-2007中Pb的标准值5 mg·L。由BCR形态分析可知,随着球磨强度条件的增加,土壤中Pb的酸可提取态大幅度下降,残渣态和可氧化态含量增加,说明增强球磨条件有利于污染土壤中Pb的固化稳定化。(3)为探究机械化学法对复合重金属(Pb、Cd、Cu)污染土壤的修复效果,从纳米羟基磷灰石、磷酸氢二钾、磷酸二氢钙和坡缕石粉四种固化剂中挑选合适的固化剂,结果表明:磷酸二氢钙的修复效果最好,能使Pb的浸出浓度从154.290 mg·L降低到0.820 mg·L,Cd的浸出浓度从4.900 mg·L降低到0.320 mg·L,Cu的浸出浓度从177.640 mg·L降低到17.920 mg·L。(4)为了提高复合重金属(Pb、Cd、Cu)污染土壤的固化效果,本实验探究了不同球磨条件(固化剂磷酸二氢钙添加量、球磨时间、球磨转数和球料比)下的土壤样品的浸出效果。结果显示:固化剂磷酸二氢钙添加量为20%,球磨时间为4 h、球磨转数为550 r·min和球料比为14的条件下,Pb的浸出浓度由原土壤的154.290 mg·L降低到0.083 mg·L,Cd的浸出浓度由原土壤的177.640 mg·L降低到0.008 mg·L,Cu的浸出浓度由原土壤的4.900 mg·L降低到1.052 mg·L,达到了标准值。由BCR形态分析可知,随着球磨时间、转数以及球料比的增加,土壤中重金属的酸可提取态大幅度下降,残渣态含量增加,说明增强球磨条件有利于污染土壤中复合重金属的固化稳定化。(5)为了探究机械化学法固化土壤中重金属的作用机理,本研究利用电镜扫描、粒径分析、XRD等分析方法,测试了球磨前后土壤样品物理化学性质变化。结果表明:机械化学球磨能使土壤颗粒产生团聚现象,固化剂和土壤中重金属在球磨的过程中生成了沉淀物,这种沉淀物具有较低的溶解度和生物利用性,可在环境中保持稳定,才使得重金属的浸出浓度降低。