重金属污染底泥羟基磷灰石复配固定化技术研究

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1、山东建筑大学硕士学位论文题目重金属污染底泥羟基磷灰石复配固定化技术研究水体污染控制与治理科技重大专项(2009ZX07210．009)计：学位论文表插格图66页6个34幅评阅人：指导教师：学院院长：学位论文完成日期：一一一一原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，论文中不舍其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得山东建筑大学或其他教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。学位论文作者签名：垒建日期丝!竺：厶：圣学位

2、论文作者签名：垒垫丝日期丝!竺：&：!学位论文使用授权声明本学位论文作者完全了解山东建筑大学有关保留、使用学位论文的规定，即：山东建筑大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和磁盘。允许论文被查阅和借阅。本人授权山东建筑大学可以将学位论文的全部或部分内容编人有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它手段保存、汇编学位论文。保密论文在解密后遵守此声明。学位论文作者签名：导师签名：一己。影毯＼，日期幻f牛6．c卜山东建筑大学硕士学位论文摘要近些年来，随着工业的飞速发展，大量未经处理或处理未达标的工业废水和生活污水裹挟着重金属污染物进入水体，并在底泥中富集。当外界环

3、境条件发生变化时，底泥中富集的重金属可能会重新释放进入上覆水，导致上覆水水质超标。目前，采用固化剂对底泥中的重金属进行固定化以降低对环境的影响成为一种极具应用前景的修复技术。本试验选用硅藻土、磷酸二氢钙、碳酸钙、羟基磷灰石(Hydroxyapatite，}L廿)和纳米羟基磷灰石(NanoHydroxyapatite，nHAP)作为固化剂，按不同比例向重金属污染底泥中施加，进行固定化研究，优选效果较好的固化剂；以优选的固化剂(HAP)为基体，选用CaO和MgO为不同的添加剂，研究了不同复配条件下的底泥重金属固化效果，并对固化后的底泥进行污染物静态释放试验，研究固化后的底泥中重金

4、属和总磷(TP)在自然条件下的释放潜力，以期为重金属污染底泥修复治理提供技术支撑。采用BCR法和毒性特性浸出程序(ToxicityCharaCteristicLeachingProcedure，TCLP)对5种固化剂的固定化效果进行评价分析，结果表明，硅藻土、磷酸二氢钙、碳酸钙、HAP和nHAP对底泥重金属均有一定的固化效果，通过对比施用不同固化剂的底泥的BCR和TCLP提取结果可以发现，在同等施用比例的情况下，HAP和nHAP对底泥重金属的固化效果均优于其他固化剂，考虑到nHAP价格高、在水溶液中易聚集等缺点，确定HAP为优选的固化剂，且最佳施用比例为10％(质量比)，在此

5、比例下，与未施用固化剂的空白底泥相比，HAP固化底泥中Zn、Mn、Pb和Cd的稳定态(可还原态和残渣态)含量分别增加了7．97％、7．61％、13．61％和4．17％，TCLP浸出量分别减少了75．95％、28．13％、78．47％和79．09％。采用扫描电镜(ScanningElectronMicroscope，SEM)和傅里叶红外光谱(FourierTransforminfraredspectroscopy，FTIR)对HAP固化机理进行分析，结果表明，重金属的固定机理主要包括：诱导重金属吸附、与重金属反应生成沉淀或矿物、表面直接吸附重金属。采用复配固化剂HC(HAP+C

6、aO)和HM(HAP+M’gO)对重金属污染底泥进行固定化试验。结果表明，复配固化剂对底泥重金属的固定化效果均好于HAP、CaO、MgO单独施加情况下的固化效果，且当添加剂的添加比例为10％时，效果最佳，在此条件下，Zn、Mn、Pb和Cd在固化底泥中的稳定态含量分别达到63％、55％、72％、67％以上。与未施用固化剂的空白底泥相比，残渣态重金属的含量均增加了约10％，TCLP浸出量达到最低，其中，Zn、Pb和Cd的浸出量降低了约85％，Mn的浸出量降山东建筑大学硕士学位论文低了约50％。且通过对比可以发现，当氧化物添加比例为10％时，HC对底泥中Mn和Pb的固化效果要略优于

7、HM，HM对底泥中Zn和Cd的固化效果要略优于HC。通过污染物静态释放试验模拟考察了施加不同配比的复配固化剂进行固化后，底泥中重金属和总磷在自然条件下的释放潜力。重金属释放结果表明，在第24天前后，底泥中重金属的释放达到平衡。当复配固化剂中氧化物的添加比例为10％时，对重金属释放的抑制效果最佳，此时，施用HC的底泥中Zn、Mn、Pb和Cd的平衡释放量与未施用固化剂的空白底泥相比，分别减少了58．23％、60．71％、47．31％和55．88％；施用HM的底泥中Zn、Mn、Pb和Cd的平衡释放量与未施用固