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我国是铬盐生产大国,年生产量已超过16万吨,而随着城市化进程的快速推进,遗留了大量的六价铬污染场地。铬渣的长期堆放、含铬废水的排放以及含铬灰尘的沉积,造成了厂区及周边土壤严重的六价铬污染。鉴于六价铬具有高毒性、易迁移的特点,铬污染问题已经引起了公众和政府的广泛关注,因此,对铬污染土壤进行修复已经成为一个亟待解决的环境问题。本文以六价铬污染土壤为处理对象,采用机械化学还原法实现六价铬污染土壤的固化稳定化处理,达到降低六价铬污染的毒性、迁移和浸出的目的。研究内容主要包括:(1)将六价铬污染土壤进行纯球磨处理,采用浸出毒性浸出方法(硫酸硝酸法)对机械球磨处理效果进行评价。结果表明,机械球磨处理可以起到降低Cr(Ⅵ)浸出浓度的作用,即机械球磨实现了Cr(Ⅵ)污染土壤的固化处理。当保持球磨时间6 h,球磨转速500 rpm,球料比12时,六价铬浸出浓度由原先的453.16 mg·L-1降低至0.29 mg·L-1,满足毒性浸出标准值(5 mg·L-1)。然而,机械球磨的“固化能力”是有限的,对于高浓度Cr(Ⅵ)污染土壤而言,仅仅通过球磨则无法使得浸出浓度降低至相应的修复标准。(2)为实现Cr(Ⅵ)污染土壤的稳定化处理,本研究分别对FeSO4·7H2O、Na2S2O3·5H2O、CaSx、Na2S四种还原剂的机械化学还原效果进行筛选。从还原效果的高效性考虑,本文拟采用Na2S作为机械化学稳定化处理最优还原剂。另外,对影响机械化学稳定化处理效果的参数进行研究,包括球磨时间、球磨转速、球料比以及Na2S添加量。当机械化学处理条件保持为:球磨时间2 h、球磨转速500 rpm、球料比14、Na2S添加量5%时,Cr(Ⅵ)浸出浓度由原始的663.98 mg·L-1降低至0.84 mg·L-1,远低于毒性浸出标准值(5 mg·L-1)。(3)对机械化学固化稳定化处理前后的土壤样品进行扫描电子显微镜(SEM)、激光粒度、X射线衍射光谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等多种仪器表征;同时,采用土壤重金属多级连续提取法(改进BCR法)对处理后土壤Cr的赋存形态进行分析;基于实验结果,对机械化学还原法实现Cr(Ⅵ)污染土壤的固化稳定化处理的机理做出如下结论与推测:首先是机械球磨引起土壤中Cr(Ⅵ)固化的机理,BCR结果显示,Cr的赋存形态由易浸出态向难浸出态转变是引起土壤中Cr(Ⅵ)固化的根本原因。其次,机械球磨引起的颗粒细化、形成团聚体以及晶体结构的破坏可能会起到固化Cr的作用,如颗粒细化可以为土壤中Cr提供更多的吸附位点,颗粒形成的团聚体可以对Cr形成物理性的封装、包裹作用,晶体结构的破坏为Cr扩散进晶体网格提供机会。最后,XPS结果显示,在机械力的作用下,Cr(Ⅵ)被还原转化成Cr(Ⅲ),实现了Cr(Ⅵ)的稳定化处理。