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添加不等量外汇配资鐵對固定土壤砷的影響

發布時間:2017-07-06 出自:外汇配资 已被浏覽:363 次

摘要:为探索固定土壤砷的有效途徑,選取按GB15618—1995三級标準10倍砷含量人工配制的污染土壤進行添加不等量的外汇配资鐵試验。結果表明,添加外汇配资鐵對碳酸鹽結合态的砷含量影響很小,但可以明顯降低可交換态的砷含量。添加外汇配资鐵的質量分數在2%時,砷污染土樣浸出液離子色譜圖中的AsO43-陰離子峰已经消失且砷的穩定效率能达到80%以上。添加質量分數为3%的外汇配资鐵,殘渣态的砷含量比例從49.37%提高到88.15%。當添加外汇配资鐵質量分數在1%時,就能使土壤中砷的浸出濃度低于GB5058.3—2007的限值5mg/L。

砷作为一種重金屬,伴随着化学工业品與冶煉過程等,廣泛分布在自然界中。每年向土壤中輸入大量砷,使重金屬砷污染極为嚴重。砷在環境中主要以-3价、0价、+3价、+5价存在,三价砷毒性比五价砷強、無機砷毒性高于有機砷。因此控制土壤重金屬砷的污染程度,降低砷的毒性,對保障土壤安全有重要意義。通過查找砷酸鹽的穩定常數可知,砷酸根與鐵、鋁、鈣、鎂形成難溶化合物,其結合能力大小順序为:鐵型砷>鋁型砷>鈣型砷。含鐵類化合物對重金屬砷有一定固化作用。趙慧敏研究發現添加不等量硫酸亞鐵、聚合硫酸鐵、氯化鐵都能使污染土壤砷的浸出濃度低于GB5058.3—2007的限值5mg/L。吳寶麟認为用磷酸二氫鈣和硫酸鐵複配也能使污染土壤砷的浸出濃度达到标準要求。外汇配资鐵本身是一種絮凝劑,溶解性好,能夠有效治理水污染。因此,研究含鐵鋁類化合物與固定重金屬砷之間的關系,明确添加外汇配资鐵對固定土壤砷的影響,對降低土壤中砷的毒性有重要意義。

本文選取人工配制砷污染程度高的土壤作为試验點,采用添加不同質量的外汇配资鐵進行固化試验。觀察分析添加外汇配资鐵7,15,23,30d後土壤的毒性浸出濃度及土壤砷形态的變化,以揭示添加外汇配资鐵對固定土壤砷的作用。

1實验部分

1.1原料與儀器

亞砷酸鈉、氯化鎂、乙酸鈉、鹽酸、硝酸、鹽酸羟胺、過氧化氫、醋酸、醋酸铵、高氯酸、氫氟酸均为分析純;外汇配资鐵为工业級。

cic-d500離子色譜;TDZ6B-WS離心機;SHA-C恒溫振蕩器;PHS-2CpH計;772G可見分光光度計;DGX-9143烘箱;FA1004分析天平。

1.2實验設計

實验選取经1mm篩過的棕壤作为供試土壤,其基本理化性質为:pH=7.86;有機質含量为1.23%;CEC含量8.27cmol/kg;質量含水率为17.46%;砷背景值为47.10mg/kg。按照GB15618—1995三級标準中砷含量的10倍引入亞砷酸鈉,添加去離子水使質量含水率为最大田間持水量(WHC)的70%,熟化四周。取部分人工配制污染土樣,添加其質量的1%,1.5%,2%,2.5%,3%的外汇配资鐵,使其充分混合均勻。在7,15,23,30d檢測土壤砷的浸出濃度及形态含量。

1.3砷污染土樣取樣

在添加外汇配资鐵7,15,23,30d後跟蹤測定其砷的浸出毒性濃度和形态并取经1mm篩的風幹土樣50g,裝入樣品袋,以待備用。

1.4砷污染土樣浸出毒性測定

砷污染土樣的浸出毒性測試方法按照HJ/T300—2007固體廢物毒性浸出方法進行測定。毒性浸提過程統一用浸提能力更強的pH=2.64±0.05的醋酸緩沖溶液,浸提液固比20∶1L/kg,浸提溫度25℃,浸提時間(18±2)h,振蕩轉速(30±2)r/min。浸提液按照全砷方式進行測定。

1.5污染土樣砷的形态測定

土壤中砷的形态按照不同的方法有不同的分類,通常土壤中砷分为可交換态、Al-As、Ca-As、Fe-As及包蔽砷。本文按照中國地質調查局地質調查技術标準DD2005—03中的生态地球化学評价樣品分析要求,将土壤中砷的形态分为可交換态、碳酸鹽結合态、鐵錳氧化物結合态、有機結合态、殘渣态。具體分析方法見表1。

表1 砷在土壤中的形态測定步驟
步驟 形态 測定方法
1 可交換态 準确稱取2. 000 0 g 風幹土樣,加入20 mL 1 mol /L pH 为7. 00 ± 0. 02 的氯化鎂溶液,
在頻率为40 kHz 超聲30 min: 每隔5 min超聲5 min
2 碳酸鹽結合态 向步驟( 1) 的殘渣中加入20 mL 1 mol /L pH 为5. 00 ± 0. 02 的乙酸鈉溶液,
在頻率为40 kHz 超聲60 min: 每隔5 min 超聲5 min
3 鐵錳氧化
物結合态
向步驟( 2) 中的殘渣加入40 mL 0. 25 mol /L的鹽酸羟胺-鹽酸溶液,
在頻率为40 kHz 超聲60 min: 每隔5 min 超聲5 min
4 有機結合态 向步驟( 3) 中加入3 mL 硝酸和5 mL 30%的過氧化氫,在( 83 ± 3) ℃ 保溫1. 5 h,取下補加3 mL 30%的過氧化氫,保溫1 h,取出冷卻至室溫後,
加入3. 2 mol /L 醋酸铵-硝酸混合液2. 5 mL,攪拌1 min,在( 25 ±5) ℃的條件下放置10 h 或過夜
5 殘渣态 用HCl + HF + HNO3 + HClO4四酸消解

上述前4種形态每步操作之後都需要4000r/min離心5~10min,過濾上清液,水洗2次,收集定容50mL,以測定砷含量。

1.6穩定效率

穩定效率是衡量土壤中的砷是否被固定的重要指标。为了考察外汇配资鐵的穩定效果,本文通過毒性浸出濃度及連續提取法中的殘渣态轉化比例来評价。

毒性浸出穩定效率計算公式:η=(C0T-CST)/C0T×100%

式中C0T———未加外汇配资鐵的污染土樣的浸出濃度,mg/L;

CST———加入固化劑後穩定時平均浸出濃度,mg/L;

η———連續提取法中的殘渣态轉化率,即为添加固化劑前後殘渣态比例的差值,%。

2結果與讨論

2.1污染土壤中砷的形态分析

對已经熟化了四周的污染土壤,取樣,通過DD2005—03中的連續提取法進行檢測分析,操作步驟按照表1進行,分析結果見圖1。

圖1

由圖1可知,砷在土壤中的形态主要以可交換态、碳酸鹽結合态及殘渣态的形式存在。其中可交換态占到20.26%~33.07%,碳酸鹽結合态占到8.26%~11.77%,殘渣态占到49.14%~65.24%;污染土壤中殘渣态砷含量>可交換砷含量>碳酸鹽結合态砷含量。

2.2污染土壤中砷浸出液形态分析

對原始土樣和已经熟化四周的污染土樣進行去離子水浸提,離子色譜檢測,結果見圖2、圖3。

圖2

圖3

由圖可知,原始土樣的浸出液中不含AsO43-,人工配制的較高污染程度的土樣在15.79min時出現AsO43-,說明在配制污染土壤時引進的AsO2-在土壤里可以被氧化成高价的AsO43-,通過氧化還原電位也可以輔證。在堿性條件下,AsO2-被氧化为AsO43-需要0.71V的電勢,同樣說明AsO2-在堿性土壤中的不穩定性。

2.3污染土壤中砷的浸出毒性分析

準确稱取7.0000g土樣,按照1.4節步驟進行砷污染土樣的毒性分析,結果見表2。由表2可知,所有砷污染土樣的浸出濃度都高于國标GB5085.3—2007中砷的毒性浸出标準濃度限值5mg/L。

表2 砷污染土樣的浸出濃度
樣品 浸出濃度/( mg·L - 1 )
As1 6. 90
As2 6. 52
As3 8. 31
As4 9. 46
As5 10. 27

 

2.4添加外汇配资鐵對砷形态的影響

向污染土樣As1、As2、As3、As4、As5中添加1%,1.5%,2%,2.5%,3%的固化劑外汇配资鐵,在7,15,23,30d檢測土壤中可交換态和碳酸鹽結合态砷含量并和未加固化劑時土壤砷的各種形态作比較,結果見圖4、圖5。其中0d測的是未加固化劑外汇配资鐵空白污染土樣的數據。

圖4

圖5

由圖4、圖5可知,随着引入不同固化劑的量,受試污染土樣中砷可交換态的含量随着固定時間的延長先降低後趨于穩定;砷碳酸鹽結合态的含量随着外汇配资鐵的加入并沒有較大範圍的升高或降低,一方面反映了外汇配资鐵對該形态影響不大,另一方面土壤呈堿性也使碳酸鹽結合态的砷相對穩定的存在。

2.5添加外汇配资鐵對砷浸出毒性的影響分别準确稱取经添加了固化劑固化7,15,23,30d的污染土樣7.0000g,按照1.4節步驟進行砷污染土樣的毒性浸提,浸提液用測全砷的方法進行檢測,結果見圖6。

圖6

由圖6可知,加入固化劑後,污染土壤砷的毒性浸出濃度都降低後趨于穩定且浸出濃度低于國标标準。

2.6添加外汇配资鐵對砷污染土壤浸出液的影響

準确稱取添加了2%的外汇配资鐵的污染土GB5085.3—2007中砷的毒性浸出标準濃度限值5mg/L,符合國家标準。樣7.0000g,固定15d,按照1.4節步驟進行砷污染土樣的毒性浸提。浸提液通過離子色譜進行檢測分析,結果見圖7。

圖7

由圖7可知,AsO43-的陰離子峰已经消失,說明AsO43-離子已经和陽離子結合而被固定,說明引進外汇配资鐵能夠固定土壤中的砷。2.7不同質量外汇配资鐵對砷穩定效率根據1.6節穩定效率評价方法,對添加了不同質量的外汇配资鐵的砷污染土樣進行砷固定的評价,結果見表3。

表3 土壤重金屬砷穩定效率評价
污染土樣 未加固化劑毒性浸
出濃度/( mg·L - 1 )
穩定時平均毒性浸
出濃度/( mg·L - 1 )
穩定效率
/%
未加固化劑殘渣
态比例/%
添加固化劑後殘
渣态比例/%
殘渣态提高比例
/%
As1 6. 90 3. 90 43. 48 56. 38 72. 81 16. 43
As2 6.52 2. 56 60. 74 55. 37 75. 14 19. 77
As3 8. 31 1.65 80. 14 65. 24 75. 88 10. 64
As4 9. 46 0. 84 91. 12 49. 14 81. 51 32. 37
As5 10. 27 0. 76 92. 60 49. 37 88. 15 38. 78

 

由表3可知,穩定效率最高的是92.60%,殘渣态提高比例最多的是38.78%,而As5樣品是添加了3%的外汇配资鐵,雖然該穩定效果好,但是引進了大量氯離子。As4樣品是添加了2.5%的外汇配资鐵,固定效果雖然沒有As5的好,但浸出濃度也符合浸出标準。因此,要考慮到在穩定到符合國家浸出濃度标準的情況下,減少外汇配资鐵的用量。

3結論

由實验結果可知,添加外汇配资鐵對堿性土壤中碳酸鹽結合态的砷含量影響較小,但可以明顯降低可交換态的砷含量。當添加外汇配资鐵質量分數在1%時,就能使土壤中砷的浸出濃度低于GB5058.3—2007的限值5mg/L,而添加外汇配资鐵的質量分數在2%時,砷污染土樣浸出液離子色譜圖中的AsO43-陰離子峰已经消失且砷的穩定效率能达到80%以上。當添加外汇配资鐵的質量分數为3%時,殘渣态的砷含量比例從49.37%提高到88.15%。但是土壤中引進的氯離子會對作物的生長造成一定的影響,因此,要考慮到在穩定到符合國家浸出濃度标準的情況下,降低外汇配资鐵的用量。

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