重金属锰在矿区土壤中吸附特征及迁移行为研究

《重金属锰在矿区土壤中吸附特征及迁移行为研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、密级：公开中图分类号：硕士学位论文重金属锰在矿区土壤中吸附特征及迁移行为研究研究生：李宁导师：任伯帜学科：土木工程研究方向：市政工程2018年4月AThesisSubmittedfortheDegreeofMasterAdsorptioncharacteristicsandmigrationbehaviorofheavymetalmanganeseinminingareasoilCandidate：LiNingSupervisorandRank：Pro.RenBozhi重金属锰在矿区土壤中吸附特征及迁移行为研究学位类型学术型学位作者姓名李宁作者学

2、号15010202019学科（专业学位类别)土木工程研究方向（专业领域)市政工程导师姓名及职称任伯帜教授实践导师姓名及职称邓仁健副教授所在学院土木工程学院论文提交日期2018年4月学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使

3、用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要重金属锰污染物由于其对生物体的毒害性与致病性已受到广泛的关注。在锰矿区生产冶炼过程中，产生大量的含锰废弃物（矿石、废矿、尾矿、冶炼渣）和生产污水，通过不同途径进入矿区土壤，在纵向维度上，由于重金属的性质稳定性、难反应性等特点，污染物常累计在土壤层中

4、，并在积水下渗、生物运移等作用下进行迁移，造成区域土壤污染。本文以湘潭锰矿区红旗矿区作为研究对象，通过现场采样、实验室测定获得矿区竖向不同层级土壤的基本属性。采用室内静态吸附实验，通过控制重金属锰在三种土壤中的吸附时间、pH值、初始浓度等反应条件，获得重金属锰在不同土壤类型中的等温吸附模型，分析了在不同控制条件下重金属锰在上中下三级土层中的吸附特征。对吸附前后土样进行X射线衍射分析与红外光谱分析，进一步解释了吸附过程与反应机理。运用一维土柱实验对重金属锰在土壤竖直方向上的迁移进行模拟分析，获得水动力弥散系数、吸附分配系数等重要水动力学参数，并运用

5、Hydrus软件进行模拟分析，所得模型很好地对重金属锰在土壤中的迁移过程进行描述。研究重要结论如下：（1）测定了三类不同供试土样的基本物理化学性质，包括pH值、粒径分类、有机质含量、容重、阳离子含量、含水率、土壤主要成分构成等，并介绍了测定了方法。（2）三种土壤对于重金属锰的吸附过程均可用Freundlich模型和Langmuir模型吸附等温模型进行描述，以拟合平方差来比较，则Freundlich方程具有更好的拟合性。（3）对吸附过程中反应环境pH值的变化情况进行了测定与分析，结果表明，三组土样pH值均出现开始阶段急速下降趋势，达到最低点后缓慢上

6、升，最终达到稳定值的过程。采用两组吸附实验土样进行了解吸附研究，在80mg/L浓度组中，上、中、下层土解吸率分别为39%、40%、56%，在20mg/L浓度组中，上、中、下层土解吸率分别为43%、28%、45%。（4）在实验所设定的三组温度条件下，三种土壤对于重金属锰的吸附量随温度的上升而增加，证实土壤的重金属锰吸附反应为吸热反应；在实验所设定的pH值范围内，pH值从3升到4时，重金属锰吸附量有明显的增加，且上层土的吸附变化量大于其他两种土样，溶液pH值在4-7间变化时，三种土壤的吸附量保持相对稳定的状态，pH值的变化对锰吸附量影响不大。（5）对

7、吸附前后三种土样进行X射线衍射分析与红外光谱分析，吸附后与吸附前土样进行对比可得，在1733cm-1处1633cm-1处、1379cm-1处的波数位置i出现-COOH基团特征吸收峰位置的偏移，在衍射角2θ=37.53°处出现MnCO3特征峰，在2θ=55.36°处出现Mn（OH）2特征峰，在2θ=35.03°、37.62°、50.23°、50.66°处出现Mn2SiO4特征峰。（6）利用室内一维土柱穿透实验，获得重金属锰在矿区上层土、中层土、下层土中迁移的水动力弥散系数(D)分别为0.6763、1.5675、1.2396，吸附分配系数Kd分别为0

8、.88070、0.53460、0.7370。采用HYDRUS-1DRosetta模块反演，获得进气值倒数a、经验参数n、饱和水力传导度K