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纳米零价Fe机械化学修复POPs污染土壤技术研究

申英杰  
【摘要】:多氯联苯和多溴二苯醚因其良好的化学性质曾在各行各业中有非常广泛的应用。由于电子废物中含有许多经济价值较高的金属,其拆解可带来可观的经济效益。许多中小散户在拆解过程中,由于技术落后以及制度不完善,会导致电子废弃物中的POPs(PCBs、PBDEs)流入其所在的周围介质中,使人类生命安全健康和周围生态环境受到严重威胁。本课题以多氯联苯和多溴二苯醚污染土壤为研究对象,利用机械化学法降解土壤中的POPs,以达到修复污染土壤的目的。主要研究内容包括:(1)探究机械化学工艺条件对PBDEs降解效果的影响规律。实验结果表明:当球磨时间为4 h,球磨转速为550 rpm,球料比为14:1,纳米零价铁和氧化物添加量为10%时,土壤中BDE209的浓度可从200.52 mg/kg降至4.17 mg/kg,其降解率可达到97.92%。(2)探究机械化学工艺条件对PCBs降解效果的影响规律。实验结果表明:当球磨时间为4 h,球磨转速为550 rpm,球料比为14:1,纳米零价铁和氧化物添加量为10%时,土壤中的PCBs可发生大量降解。四氯联苯和五氯联苯的降解率可达到99%以上。(3)机械化学法降解POPs的反应动力学研究。实验结果表明:机械化学反应速率常数与球磨时间、球磨转速和球料比等都具有一定的线性关系。(4)为了探究机械化学法降解土壤中POPs的作用机理,本研究利用GC-MS测试了球磨前后中间产物和最终产物。结果表明:机械化学法可以使高溴代化合物发生降解,生成低溴代化合物,并随着时间的增加,最终这些化合物都会完全降解,生成无毒小分子化合物。(5)本研究利用电镜扫描、元素分析仪、粒径分析、XRD对球磨产物表面进行表征。结果表明:球磨产物中有C元素和Br元素生成,样品粒径较未处理样品增大,在XRD表征种有新的衍射峰出现。


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