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污泥中次生纳米颗粒物溶出再释放形态及过程研究

纳米颗粒物,迁移,污泥,释放

纳米颗粒物的特殊纳米效应会给自然界带来一定的生态风险和健康风险。在生产、使用和废弃过程中，纳米颗粒物进入环境的一个主要途径就是废水系统。经过废水处理设施后，绝大多数纳米颗粒物将转移到污泥中去，并形成次生纳米颗粒。因此，污泥中次生纳米颗粒物的形态和稳定性被认为是判断纳米颗粒物是否可以通过废水途径进入环境并带来生态风险的关键。基于以上背景，本研究利用静态溶出及动态溶出实验，综合粒径分离和选择性溶出等技术手段，分析表征了纳米颗粒物污泥溶出液的物化特性，从而初步阐明“次生纳米颗粒物是否从混凝污泥中重新释放以及以何种化学组成和形态释放”。具体研究结果如下：
第一、在水力停留时间较短的混凝处理过程中，纳米颗粒物主要是以纳米颗粒聚集态以及其化学转化的沉淀态存在于污泥中；第二、污泥中纳米颗粒物仍然能够溶出再释放到环境中，并且在高盐、高硬度以及高有机质条件下，纳米银污泥的银释放量可以超过国际标准7倍；第三、污泥中纳米颗粒物可以以胶体纳米态再溶出，并且仍能够保持其化学态，但是其形貌转变为不规则状态，而且颗粒粒度分布也会依据溶出环境发生变化；第四、经过静态溶出或动态溶出后，污泥中纳米颗粒物晶型结构消失，这说明污泥中纳米颗粒聚集态是纳米颗粒物溶出再释放的主要贡献者；第五、污泥中纳米颗粒物溶出过程主要包括次生纳米颗粒聚集态表面的氧化溶解、溶解出的离子与环境中有机质、氯离子等形成配合物或沉淀物、释放的溶解态和胶体态颗粒界面扩散等，在多数条件下次生纳米颗粒的释放是由是由固液界面上扩散传质过程控制。本研究结果将有助于我们更为科学地理解纳米颗粒物在环境中的迁移转化，并为合理地处置含有纳米颗粒物的污泥提供理论依据。