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40000字硕士毕业论文碳酸钠溶液解毒铬渣及堆肥修复铬污染土壤的分析

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:40000字
论点:修复,浸出,土壤
论文概述:

铬渣及铬污染土壤中含有的cr(vi)具有较强的毒性,对环境和人体造成极其严重的危害。在铬渣解毒及铬污染土壤修复过程中,降低cr(VI)含量或将cr(vI)固定是关键。

论文正文:

第一章文献综述

1.1铬渣和铬污染土壤概况
我国铬铁矿生产大多采用钙氧化焙烧-硫酸酸化法,即研磨铬铁矿、白云石和纯碱按一定比例混合均匀,铬铁矿中的铬铁矿氧化物在回转窑中于900-1100℃氧化焙烧转化为铬酸钠,然后大部分可溶性铬酸盐用水浸出,剩余的固体废渣就是我们所说的铬渣。

1.2铬渣的组成
铬渣的主要化学组成见表1-1,而中国铬渣的相组成见表1-2。采用化学相分析和XRD对铬渣中铬的六种组分进行了检测,分别为铬酸钠四水合物、硅酸钙-铬酸钙固溶体、铬酸钙、铬酸钙和碱性铬酸铁、铝酸钙-铬酸钙固溶体。用选择性溶解法测定的水溶性和相对含量见表1-3。

1.3铬渣的危害及污染现状
铬渣的毒性主要是由于含有铬(ⅲ)和铬(VD),特别是铬(ⅵ),其毒性约为铬的151倍。在铬(ⅵ)中,不稳定的水溶性铬和一些酸溶性铬危害最大。铬(ⅵ)具有生物毒性和致癌作用,可对人体皮肤、呼吸道、眼睛和胃肠道造成损伤I3j。它与雨水和灰尘一起溶解和泄漏,严重污染周围的土壤、河流、地下水和大气,对环境和人体造成极其严重的危害。每生产一吨铬盐排放1.7-4.2吨铬渣,每生产一吨金属铬排放7吨铬渣。2003年,国家环保总局对铬渣进行了调查。调查数据主要来自25家铬盐生产企业和2家铬铁生产企业。数据分析显示,这些年来,铬渣生产总量约为630万吨,铬渣使用量约为270万吨(用于120多万吨水泥、43万吨炼铁、40万吨玻璃着色剂、22万吨旋风发电)。其他的用来制作各种砖块、钙镁磷肥、铸石等。),储存解毒渣120,000吨,检查310,000吨(包括利用途径和损失未知的铬渣),储存未解毒渣约320万吨。约170万吨未经处理的铬渣被置于露天环境中,未进行防渗处理,对周围环境和人类健康构成严重威胁。由此可见,铬渣毒性很强,我国未经处理的铬渣数量巨大。如果这些铬渣不能及时解毒,如果环境,尤其是地下水受到污染,后果将不堪设想。因此,迫切需要研究经济可行的铬渣处理新技术。
目前常用的铬渣解毒技术有三种:湿法解毒/填埋、回转窑干法解毒/水泥混合和含铬生铁冶炼技术。湿法解毒/填埋技术因其工艺简单、设备选择容易、适用性强而备受青睐。湿法解毒方法主要包括水合、酸溶和碱溶。水合法以水为浸出剂,将铬渣中的水溶性铬和少量酸溶性铬转移到溶液中。在这种方法中,cr(vl)的浸出是不完全的。酸溶解法(acid dissolution method)利用硫酸等强酸破坏铬渣中铬(vl)矿物的结构,从而将渣中的铬(VD)转移到液相。这种方法消耗大量酸,导致解毒成本高。考虑到铬渣中含有大量碱性物质,用碱性体系处理铬渣更为合理。因此,景雪松等人比较了铬渣在不同盐溶液中铬(ⅵ)的浸出效果,发现NaZCO3溶液的浸出效果最好,铬(ⅵ)的浸出率可达77%。在铬(ⅵ)还原剂的选择中,考虑到硫酸亚铁,常用的还原剂是硫化钠和硫酸亚铁;它具有价格低廉、还原效果稳定、浸出效果增强等优点,经常被选用。然而,目前,单独用NaZc03溶液浸出不能完全解毒铬渣,但单独用Feso治疗量大,操作困难。因此,在碳酸钠溶液浸出铬渣实验研究的基础上,提出了硫化与还原相结合的碳酸钠溶液浸出铬渣新工艺,并进行了实验研究,试图找到一种经济的铬渣脱毒新工艺。目前,铬污染表层土修复技术在修复成本或修复效果上存在不同程度的问题,尚未有工程应用的报道。然而,利用含有有机物和细菌的农家肥修复铬污染土壤,不仅能有效修复土壤中的重金属污染,还能补充土壤营养元素,改善土壤理化性质,抑制病虫害。因此,利用堆肥修复六价铬污染土壤具有经济、环保、适用性强的优点,越来越受到人们的重视。堆肥修复土壤金属污染的研究虽然取得了一些进展,但在实际应用和机理研究方面还存在一些问题。

第二章实验材料、设备和方法

2.1实验原料铬渣解毒实验中使用的铬渣取自铬渣堆场。其主要化学组成见表2-1,粒度分布见表2-2。使用前在70℃干燥2小时。

2.2实验设备
铬渣解毒实验中使用的主要设备如图21、图22和图23所示。实验中使用的其他设备如表25所示。

第三章碳酸钠溶液浸出解毒铬渣的研究...................33-45
3.1碳酸钠溶液堆浸解毒铬渣...................33-37
3.1.1实验步骤...................33
3.1.2不同浸出剂对铬渣的影响3.1.5浸出时间对铬渣的影响……35-36 [/BR/] 3.1.6铬渣解毒效果评价……36-37[/溴/] 3.2碳酸钠溶液的堆浸……37-42 [/BR/] 3.3碳酸钠溶液混合浸出实验…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………BR/]4 . 1 . 1堆肥对重铬污染土壤的修复效果………… 45
4.1.2不同修复剂对铬污染土壤的修复效果…… 4.1.5肥料含量对铬污染土壤修复的影响…………47-48[/溴/] 4.1.6修复土壤毒性浸出试验…………48[/溴/] 4.1.7修复前后土壤中铬的形态分析 ...................48-49 [/BR/] 4.2堆肥修复铬污染土壤的机理研究……49-57 [/BR/] 4.2.1消毒对铬污染土壤修复效果的影响……49-50[/比尔/] 4.2.2化肥的红外光谱分析…………50[/比尔/] 4.2.3化肥中不同组分对铬污染土壤的修复效果……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

结论

铬渣和铬污染土壤中含有的
铬(Vl)毒性很强,对环境和人体造成极其严重的危害。在铬渣解毒和铬污染土壤修复过程中,降低六价铬含量或固定六价铬防止其迁移是关键。研究了以碳酸钠溶液浸出为主体的三种铬渣解毒工艺及铬污染土壤堆肥修复技术的实验规律。根据浸出毒性试验评价解毒和修复效果。最后,探讨了堆肥的修复机理。以下是对各部分研究结论的简要总结。
在三种铬渣解毒工艺中,碳酸钠溶液堆浸和硫酸亚铁还原的平行法效果最好。该方法工艺成本低,设备简单,流程短,解毒效果确切,无二次污染物产生,有望实现工业化。在其工业化过程中,一方面应继续优化实验条件;一方面,需要解决粒度过细的管道堵塞问题。在堆肥修复铬污染土壤方面,一方面研究了自然环境下堆肥的修复技术,并对其修复效果进行了评价。另一方面,有必要进一步推进堆肥修复机理的研究,在修复机理的指导下寻找合适的添加剂,以提高堆肥的修复效果。