土壤对污染物光催化及吸附行为研究.pdf

内 容 摘 要 土壤中蕴含了大量可转化、降解环境污染物并杀死致病微生物的各种因素，其被 作为环境处理剂具有高效、低毒、原位及成本低廉等优点。因此，土壤在环境污染控 制研究领域正逐步引起广泛的重视。本文研究了天然土壤（Soil）对有机染料的吸附、 催化氧化降解过程及机理，探讨河岸土壤基质对水体磷素的吸附固持作用，比较了改 性土壤絮凝沉降水华藻类的处理效果。 1.以土壤作为环境处理剂，研究了不同温度、酸度条件下对不同类型染料的吸附 及光催化行为，发现土壤对阳离子染料的吸附量大于阴离子染料，土壤对不同类型染 料均具有光催化降解活性。通过不同预处理方式，制备金属矿物形态、有机质含量不 同的土壤催化剂，通过对土壤SEM、XRD 、BET 等的分析，比较其光催化活性，探 讨影响土壤对有机污染物催化氧化降解的结构因素。 2.在可见光（vis, λ＞420nm ）照射下，用天然土壤粉末（Soil ）做催化剂降解酸 性桃红（Sulforhodamine B，SRB）和2,4-二氯苯酚(2,4-Dichlorophenol, DCP)，分析了 催化剂的用量、H2O2 初始浓度对降解反应的影响，并通过紫外-可见分光光度法 (UV-Vis)、荧光检测（FL ）、红外光谱（IR ）等方法对降解反应动力学及反应机制进 行了研究。结果表明，Soil/H O / vis 体系能有效地降解SRB，反应240min 可脱色完 2 2 全，10h COD 去除率达90.44%，反应240min ，DCP 的去除率达到80.55%；荧光检 测发现反应中产生了高活性氧化物种·OH，红外光谱结果表明目标底物最终被氧化降 解为胺类、羧酸类小分子；催化剂具有比较好的稳定性，循环使用5 次，催化性能无 明显变化。反应机制主要是涉及·OH 的异相类Fenton 过程。 3.在实验室模拟条件下，研究了不同的酸碱度，温度和营养盐浓度情况中，香溪 河土壤基质对总磷(TP)的吸附与解吸行为。结果表明，香溪河土壤对磷酸盐的吸附都 属于快吸附过程，水体和土壤基质中的磷酸盐浓度存在一个动态平衡(平衡浓度在 0.12~0.32mg/L 之间) ；在所设条件下，土壤对磷酸盐的吸附在前5min 已达到吸附平 衡，部分土壤存在解吸；磷酸盐浓度设为 0.10、0.20、0.40、0.60、0.80、1.60 mg/L 六个梯度时，随着浓度的升高，土壤对磷酸盐的吸附量也不断增加，呈现很好的线性 关系；酸度(pH3~10)和温度(10~30℃)对土壤基质吸附与解吸TP 的影响不大。因此认 为，香溪河土壤基质在一定程度上可有效控制水体磷素含量。 4. 以香溪河流域的4 种土壤为基体，通过壳聚糖和阳离子表面活性剂十六烷基三 甲基铵离子（hexadecyl trimethyl ammonium, HDTMA ）为辅料对土壤进行改性，试验 改性土壤对水体富营养化藻类的沉降特性，跟踪富营养化水体250min 内浊度变化和 8 小时后叶绿素a 浓度变化。选用壳聚糖改性1 号土壤进行絮凝除藻实验，探讨酸度 II 的影响及其对总氮磷富集消减效果。结果表明：用壳聚糖改性的1 号土壤对水体进行 处理时，200min 后的浊度消除率达到54.36%，叶绿素a 的消除率达到67.87%，除藻 效果较为显著；絮凝沉降体系中，壳聚糖改性1 号土在pH 为6.0 的偏酸性环境下， 100min 后浊度的消除率达到80%，水体的叶绿素a 消除率达到70.24% ，此条件下对 水体藻类的沉降效果最好；选取的实验体系对水体总氮、总磷浓度具有较好的消减作 用，其中对总氮的消除率有5.94%，对总磷的消减率达47.95% 。 关键词：土壤 类Fenton 光催化 吸附 絮凝 III Abstract So many soil forming factors could transform and degrade pollutants and kill nosogenetic mic