铬污染土壤稳定化处理研究及应用开题报告

 2020-02-10 10:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

目的及意义

土壤是生态系统的重要组成部分,是农业生产的基础,是粮食安全生产的源头。但我国人均耕地面积远低于其他国家,而且环境污染及生态破坏日趋严重,耕地污染也在不断加剧,这不仅阻碍了农业的可持续发展,也严重地影响了人民的生活质量及健康状况。2014年环保部联合国土部公布的《全国土壤污染状况调查公报》指出,全国土壤总的超标率为16.1%,而其中21.7%的土壤污染是由重金属引起的,而每年土壤重金属污染使粮食减产约1000万吨,另外有1200万吨粮食被重金属污染,直接经济损失至少200亿元。

铬在环境中主要以Cr (III)和Cr (Ⅵ)的形式存在,其中Cr (Ⅵ)的毒性最大,是国际癌症研究机构认定的确定致癌物,具有很强的氧化损伤作用,可以导致DNA断裂、染色体畸变、基因突变和细胞恶性转化。中国是全球最大的铬盐生产和消费国,铬盐生产过程中会产生大量高浓度的含铬废水和铬渣,高浓度的铬会对土壤中的动植物及微生物产生毒害效果,影响土壤生态系统的正常运作,改变土壤的理化性质,还可以通过食物链的富集作用,最终对人类的身体健康产生危害。因此,研究铬污染土壤稳定化具有重大意义。

铬污染土壤的修复主要有两种思路:一是改变铬在土壤中的存在形态,将Cr(VI)还原为Cr(III),降低铬在土壤中的毒性及生物可利用性;二是将铬从污染土壤中移除。

油基钻屑是页岩气开采过程中产生的危险固废,是一种粘稠状黑色半固体,一般呈碱性,pH大于7,主要由磨碎的页岩、黏土、重金属、压裂液、石油烃类物质和其他化学添加剂组成。油基钻屑一般具有较高的含水率(10%~20%)和含油率(6%~40%),其中的水、油、表面活性剂等相互作用而乳化,使其形成油包水(W/O)、水包油(O/W)结构,难以进行固液分离。目前,处理油基钻屑的常用方法为填埋法、微生物法、焚烧法、萃取法、热解法等,其中热解法应用最为广泛。热解技术不仅可以从油基钻屑中回收油类,而且可以有效减少体积,产生的热解灰渣也具有再利用的潜能。目前,鲜有关于油基钻屑热解灰渣的回收利用的报道,大部分这些残渣仍然在专门的垃圾填埋场处理,可能造成资源浪费,是二次污染的隐患。

由于低价态的S和Fe可以将强氧化性Cr(VI)还原为Cr(III)并使其沉淀,因此它们通常用作处理含Cr(VI)废水的还原剂。常用的还原剂包括:元素硫、低价硫化合物、低价铁化合物、零价铁等。根据文献,油基钻屑热解灰渣的主要元素是C,S,Fe,Si,Al,Ca。

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