稳定型纳米零价铁对重金属污染河道底泥的修复及其迁移性研究.pdf

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1、学校代号10532学号S1503W0285分类号密级工程硕士学位论文稳定型纳米零价铁对重金属污染河道底泥的修复及其迁移性研究学位申请人姓名胡正勋培养单位环境科学与工程学院导师姓名及职称黄丹莲教授宋立岩高级工程师学科专业环境工程研究方向环境污染治理与修复论文提交日期2018年5月23日学校代号：10532学号：S1503W0285密级：湖南大学工程硕士学位论文稳定型纳米零价铁对重金属污染河道底泥的修复及其迁移性研究学位申请人姓名：胡正勋导师姓名及职称：黄丹莲教授宋立岩高级工程师培养单位：环境科学与工程学院专业名称：环境工程论文提交日期：2018年5月23日论文答辩日

2、期：2018年6月3日答辩委员会主席：翟云波Stabilizednanoscalezero-valentironappliedfortheremediationofheavymetalpollutedriversedimentandthestudyonitstransportbyHUZhengxunB.E.(HunanUniversity)2018AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinEnvironmentalSciencea

3、ndEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorHuangDanlianJune，2018稳定型纳米零价铁对重金属污染河道底泥的修复及其迁移性研究摘要随着城市采矿、电镀工业、有色金属冶炼的快速发展，重金属污染水体无序排放至河湖中，导致河湖底泥进一步受到重金属污染，其中Cd(Ⅱ)污染尤其严重。由于底泥污染的蓄积性、复杂性、可转移性以及持久性给污染底泥的治理带来不小的挑战，如果不采取有效的修复方法，污染底泥将会对人类和环境健康造成潜在威胁。因此，本研究是要寻求一种重金属污染底泥的修

4、复技术，即稳定型纳米零价铁环境修复技术，以此技术来验证修复重金属污染河道底泥的可行性，为了进一步探索该技术的实地应用性，我们还研究了稳定型纳米零价铁在多孔介质中的迁移性。本研究利用改进的液相还原法合成了羧甲基纤维素钠（CMC）稳定的纳米零价铁（C-nZVI）和淀粉稳定的纳米零价铁（S-nZVI），通过扫描电镜分析（SEM）、红外光谱分析（FTIR）、X射线衍射分析（XRD）以及粒径分析（DLS）对稳定型纳米零价铁进行表征，结果显示CMC和淀粉成功地包覆在纳米零价铁（nZVI）表面，且它们能有效减少或消除nZVI的表面氧化，抑制了nZVI的快速团聚，维持了nZVI的

5、高反应性以及纳米级尺寸。批实验数据显示当底泥试样经0.5g/L~1.0g/L的C-nZVI处理56d后，TCLP浸出的镉降低了93.75%~96.43%，PBET生物有效性浸出的镉降低了22.79%~71.32%。此外部分酸溶态的镉转化为残渣态，导致酸溶态的镉减少了32.4%~33.1%，残渣态的镉增加了125.4%~205.6%，底泥中镉的迁移性和生物有效性得到有效控制。同时，我们还发现稳定型nZVI对镉污染底泥的修复效果强于未稳定的nZVI（B-nZVI），且适当增加稳定型nZVI剂量时，镉污染底泥的修复效果得到增强。稳定型nZVI对底泥中镉的钝化机理不是Fe

6、0对Cd(Ⅱ)的还原钝化，而是通过nZVI强大的吸附能力及其表面发生的铁氢氧化物络合作用而钝化。柱实验结果表明稳定型nZVI（特别是C-nZVI）相比于B-nZVI有较好的迁移性，而且稳定型nZVI在改良底泥中的最大迁移距离显著比在石英砂中的最大迁移距离短，表明改良底泥的物理化学非均一性对nZVI的迁移仍然是一个挑战。总的来说，本研究证实了稳定型nZVI对镉污染底泥有较好的修复效果，且稳定剂如CMC和淀粉能适当增大其迁移距离。关键词：底泥；纳米零价铁；镉钝化；浸出性；形态；迁移性II工程硕士学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentof

7、urbanmining,electroplatingindustryandnon-ferrousmetalsmelting,heavymetalpollutedwaterisdischargedintotheriversandlakesinadisorderlymanner,resultinginfurtherpollutionofriversorlakessedimentsbyheavymetals,amongwhichCd(II)pollutionisparticularlyserious.Duetotheaccumulation,complexity,tra

8、nsfer