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改性地质聚合物钝化修复重金属污染土壤性能与机理研究

钝化,地质聚合物,吸附,重金属

重金属引起土壤污染问题日益严峻，严重危害环境和人的身体健康。高效、廉价的钝化材料能通过离子交换、吸附、沉淀、络合等途径原位钝化/稳定化土壤重金属，在重金属污染土壤治理中发挥着不可替代的作用，而高孔隙率、高比表面积和吸附位点是高性能钝化材料的重要前提。地质聚合物具有独特的类沸石三维网络骨架结构，因而也有类似于沸石材料的离子交换、吸附性能，故而成为重金属吸附领域的研究热点。而较低的比表面积和有限的吸附位点数量是限制地质聚合物吸附性能的主要原因。基于此，本研究提出将地质聚合物用作土壤重金属钝化修复材料，通过向地质聚合物中引入生物炭和酸处理脱铝等途径提高比表面积，进一步以酸处理地质聚合物为基体通过氨基/巯基官能团接枝制备高性能的地质聚合物钝化材料。研究结果表明生物炭和地质聚合物之间存在协同效应，即引入生物炭能提高地质聚合物的比表面积，而地质聚合物的强碱性环境也能有效活化生物炭，所得生物炭/地质聚合物复合材料的铅离子吸附性能高于单一地质聚合物和生物炭；氨基/巯基改性的地质聚合物在施用量为7%时对土壤中铅的60 d钝化率分为88.1%和91.5%。此外，改性地质聚合物还能显著改善土壤pH值、电导率、阳离子交换容量以及有效钾含量等理化性质。