發(fā)布時間：2018-05-26 04:52

  本文選題：鈍化材料 + 重金屬　； 參考：《山東師范大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：工業(yè)化發(fā)展迅速的今天,我國土壤重金屬污染問題日益嚴(yán)重,隨著“土十條”的頒布,如何修復(fù)重金屬土壤污染受到廣泛關(guān)注。與已有的傳統(tǒng)修復(fù)方法相比,原位鈍化修復(fù)技術(shù)操作簡便、價格經(jīng)濟,也更加適合我國土壤重金屬污染以中、低污染為主的特點。而原位鈍化修復(fù)技術(shù)成功的關(guān)鍵是,選擇一種性能良好、高效、經(jīng)濟、環(huán)境友好型的鈍化材料。原位鈍化修復(fù)技術(shù)是通過改變重金屬的富存形態(tài),進而將其固定在鈍化劑上。土壤環(huán)境的變化將導(dǎo)致重金屬存在再次釋放到土壤中的風(fēng)險,因此追求土壤重金屬鈍化去除效率的同時,鈍化材料與重金屬離子的鈍化穩(wěn)定性不容忽視。本文以黑碳、膨潤土、二氧化鈦對原材料,分別通過氧化、接枝、包覆三種方法進行改性修飾,依次制備改性黑碳、有機膨潤土和Fe_3O_4@TiO_2-GO復(fù)合材料;通過吸附等溫線和吸附動力學(xué)實驗,比較不同鈍化材料對重金屬離子的鈍化效果;通過吸附熱力學(xué)、吸附-解吸實驗,探究不同鈍化材料對重金屬離子的鈍化穩(wěn)定性機理;通過鈍化劑包施土培實驗,驗證改性黑碳在土壤-植物系統(tǒng)中對土壤重金屬離子的鈍化去除效果及鈍化穩(wěn)定性,為鈍化劑的實際應(yīng)用提供了理論依據(jù)。本文的主要研究結(jié)果如下:(1)通過氧化、接枝、包覆三種方式分別制備改性黑碳、有機膨潤土、Fe_3O_4@TiO_2-GO有機無機復(fù)合材料,通過SEM、TEM、EDS、FTIR等表征手段發(fā)現(xiàn),改性黑碳表面粗糙,內(nèi)部形成多孔隙結(jié)構(gòu),表面氧化修飾有-NO_2等含氧官能團;有機膨潤土表面粗糙、凹凸不平,且接枝上了有機官能團;Fe_3O_4@TiO_2-GO有機無機復(fù)合材料,以Fe_3O_4為內(nèi)核TiO_2為外殼的核殼結(jié)構(gòu),外側(cè)包覆一層GO,TiO_2外殼厚度可通過Fe_3O_4/TiO_2前驅(qū)體的摩爾比進行有效調(diào)控。(2)改性黑碳對重金屬的飽和吸附量最大,可作為重金屬吸附的最佳鈍化劑;有機膨潤土對重金屬的吸附速率提高較快,適用于對吸附速率要求較高的含重金屬廢水處理;FTG復(fù)合材料具有磁性和光催化作用,更適于含難降解有機物的廢水處理。改性黑碳對重金屬離子Cu2+和Cd2+的最大吸附量分別為23.42和35.59 mg·g-1,其吸附動力學(xué)曲線符合擬二級動力學(xué)模型;有機膨潤土對重金屬離子Cu2+和Cd2+的最大吸附量分別為11.21和10.30 mg·g-1,其吸附動力學(xué)曲線符合擬二級動力學(xué)模型;FTG復(fù)合材料對重金屬As(III)的吸附等溫線符合Langmuir模型,最大吸附量為8.57 mg·g-1,FTG對恩諾沙星的最大吸附量為5.3mg·g-1,且在可見光下90 min即可將其完全催化降解。(3)有機無機復(fù)合材料對重金屬離子的吸附以化學(xué)吸附為主,而無機材料對重金屬離子的吸附以物理吸附為主,有機無機復(fù)合材料對重金屬的鈍化穩(wěn)定性更好。Cu2+在改性黑碳表面的吸附形態(tài)呈現(xiàn),離子交換作用螯合作用物理作用;Cd2+在改性黑碳表面的吸附形態(tài)呈現(xiàn),螯合作用離子交換作用物理作用。改性黑碳對重金屬的鈍化機理主要分為靜電吸附、螯合作用和微孔捕獲三種。Cu2+在有機膨潤土上的結(jié)合形態(tài)呈現(xiàn),螯合作用物理作用離子交換作用;Cd2+在有機膨潤土上的結(jié)合形態(tài)呈現(xiàn),螯合作用離子交換作用物理作用。有機膨潤土對重金屬的鈍化機理主要分為離子交換作用、螯合作用和微孔捕獲三種。(4)施加MBC后,土壤中有效態(tài)重金屬的含量均有降低,并均達到顯著水平,比較發(fā)現(xiàn)MBC在Cu(或Cd)-MBC-Indian mustard土壤-植物系統(tǒng)中鈍化效果最好。MBC對土壤中重金屬Cu2+和Cd2+的吸附發(fā)生在21天后,且隨著暴露時間延長,累積吸附量增多,到56天后仍未到達飽和吸附。在不同植物-土壤系統(tǒng)中,Cu2+的CaCl2解析態(tài)占總解吸量的百分比集中在50%左右,Cd2+的CaCl2解析態(tài)占總解吸量的百分比均集中在20%以下,MBC對土壤中Cd2+的鈍化穩(wěn)定性更好。(5)通過植物根尖SEM和超薄切片TEM分析,植物根部受到重金屬Cu2+和Cd2+污染后,植物根尖表面粗糙、皺縮且發(fā)生部分?jǐn)嗔?根尖細胞收縮、形狀不規(guī)則、排列雜亂,細胞壁變厚、細胞器空泡化、發(fā)生質(zhì)壁分離,且重金屬對印度芥菜根部的損壞程度遠大于黑麥草,表明不同類型植物的解毒機制不同;施加MBC炭包后植物根部表面光滑平坦,沒有明顯的結(jié)構(gòu)損傷,細胞壁變薄、原生質(zhì)體和細胞器基本正常,表明MBC可有效改善重金屬對植物的毒性效應(yīng)。
[Abstract]:In this paper , the passivation effect of different passivation materials on heavy metal ions is studied by means of oxidation , grafting and coating . ( 5 ) Through TEM analysis of root tip SEM and ultrathin section of plant , the root of plant was polluted by heavy metal Cu 2 + and Cd 2 + . The root tip surface was rough , wrinkled and partially broken , root tip cells contracted , irregular shape , disordered arrangement , thickened cell wall , vacuolization of organelle and separation of cytoplasm wall , and heavy metal had no obvious structural damage to the root surface of Indian mustard . The cell wall became thinner , protoplast and organelle were basically normal , indicating MBC could effectively improve the toxic effect of heavy metals to plants .
【學(xué)位授予單位】：山東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X53

【參考文獻】

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本文編號：1936008