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《重庆大学》 2010年
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矿业废渣的环境毒性及其电动去除技术研究

徐中慧  
【摘要】:目前中国正进入重金属污染致病事件的高发期。矿产资源的开发和利用是环境重金属污染的主要源头。本论文以重庆丰都明清时期的古冶炼废渣为研究对象,对矿业废渣的环境毒性及电动去除技术进行了系统研究。现得到如下结论: 1.X射线衍射物相分析结果表明废渣中重金属主要以氧化物、硅酸盐为主。扫描电镜分析结果显示废渣颗粒表面粗糙,颗粒表面孔洞显示废渣有风化或腐蚀的迹象。 2.废渣中重金属含量很高,废渣中铅+锌的平均含量高达82381.4mg/kg,计算表明几百年来有超过26.4%铅+锌已经释放到周边环境中。 3.采用改进的BCR法进行废渣重金属形态分析试验,结果表明废渣中Zn和Cd的非残渣态所占比例均在三分之二左右,具有中度的环境风险。 4.采用翻转振荡法进行废渣的浸出毒性试验。废渣中铅、砷和镉元素的浸出毒性数据均低于《危险废物鉴别标准—浸出毒性鉴别》(GB5085.3—2007)。废渣中重金属锌元素的浸出毒性数据为国家危险废物鉴别标准的10.1~28.7倍。表明该废渣为具有浸出毒性的危险废物。相关性分析结果表明废渣中重金属的浸出毒性与其形态分布具有一定相关性。 5.采用固定剂量法,以昆明种清洁级小鼠为受试动物进行急性毒性试验。试验过程中小白鼠行为活动,精神状况未见异常。试验结束后进行解剖,组织器官也未见异常。急性毒性试验评价结果也表明虽然废渣是具有浸出毒性的危险废物,但是并无严重急性中毒的危险性。 6.电动去除实验显示废渣中重金属去除过程由两个主要步骤控制:一是废渣中重金属浸出释放到孔隙溶液中;二是在外加电场作用下重金属元素的迁移、富集。在既考虑去除效率又考虑单位能耗的情况下,确定电动去除系统合适的电压降范围为1.0~2.0 V/㎝。增强试剂的添加和阴阳两极电极转换均对电动去除系统的pH聚焦效应有一定缓解,后者效果更加明显。利用阳离子交换膜控制电动系统阴极槽pH,能够有效解决pH聚焦效应,降低废渣的环境活性。废渣样品的浸出毒性也大大降低。 7.通过对缩芯模型分析显示电动去除系统重金属元素浸出释放化学反应速率主要由三个步骤控制:外扩散阻力、内扩散阻力和化学反应阻力。可通过减小颗粒粒径和增大电渗流量来提高电动系统废渣颗粒中重金属浸出效率。建立了电动去除系统中物质迁移的数学模型,提出了电动去除系统中污染物迁移的偏微分方程。通过对电动去除系统中污染物迁移进行数值模拟研究,发现了电渗流在电动系统中分布不均匀的特性。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:X751

【引证文献】
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【二级参考文献】
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