新型镉配合物的理化性质及受镉污染土壤的修复应用

摘要

严重的土壤重金属污染已经成为制约大部分地区土地资源有效利用的主要因素。将土壤中重金属完成去除平在技术和经济上都不可行，但是如果目标是降低土壤中可能进入食物链中的重金属，会使这种污染修复变得更加简单和经济。据统计，在过去50年中全球排放到环境中的Cd含量达到2.20×104 t，Cu约为9.39×105t，Zn为1.35×106t，Pb为7.83×107t。人类利用镉已有很久远的历史，这使得含镉物质在环境中不断积累，环境中含有大量的含镉物质。在环境日益恶化的当今，我们应对镉污染给予足够的重视，同时采取必要的措施，将其危害降到最低。
　　本文的研究目的:通过化学合成稳定的化学淋洗剂，选出一种适合的干净土壤(Cd＜＜0.2mg/kg)，然后将其加入镉化合物经过两个月的老化，分析化学淋洗剂吸收镉的控制效果，并从土壤镉的迁移转运、形态和脱洗效果变化等方面探讨其控制机理。
　　主要研究内容:(1)采用“氯乙酸钠-硫代硫酸钠和液相合成法”制备水溶性镉的配合物并对其进行一系列的表征。(2)考察了摩尔比N（Cd/NaSCH2COONa）、溶液pH、反应温度(℃)、反应浓度对镉配合物合成的影响，并确定其合成的工艺条件。(3)将镉配合物进行稳定性的对比确定稳定性常数的范围。(4)对受重金属镉污染的土壤进行镉污染的淋洗修复性研究，考察溶液pH、反应温度(℃)、反应浓度（mmol/L）、液固比等因素对土壤中重金属镉淋洗修复的影响，并确定最佳的工艺条件。
　　研究结果如下:(1)通过红外分析、元素分析、以及紫外分析等方法对合成的新型的镉配合物进行表征，得到实验室合成的新型水溶性镉配合物的分子式为Cd(SCH2COONa)2，该配合物具有良好的水溶性，热重分析的热分解温度约为190℃左右。(2)通过比较性的研究可以看出二巯基乙酸钠镉配合物的络合物稳定常数位于EDTA-Cd络合物稳定常(1016)和Cd(C7H5O6S)2的稳定常数(1029.06)之间。(3)合成二巯基乙酸钠镉的最佳工艺条件:pH=11、浓度为0.5 mol/L、摩尔比n=4、温度T=40(℃)。(4)该配合物应该在避光、温度T≤45℃、7≤pH≤10的情况下保存最为适宜。(5)确定对土壤中重金属镉污染产生的淋洗修复最佳工艺条件:pH=11、浓度为0.1 mol/L、摩尔液固比为30∶1、温度T=35℃。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 我国土壤镉污染的现状简介

1．2．1 镉的基本特性

1．2．2 镉污染及危害

1．2．3 土壤镉污染的来源

1．3 土壤中镉重金属污染修复方法

1．3．1 物理修复技术

1．3．2 电化学修复法

1．3．3 生物修复法

1．3．4 农业生态修复技术

1．4 镉污染的淋洗修复技术

1．4．1 洗脱剂在土壤镉污染修复中的研究进展

1．4．2 土壤洗脱修复技术机理及影响因素

1．5 本文选题的来源、意义及研究内容

1．5．1 课题来源

1．5．2 研究的目的和意义

1．5．3 课题研究的内容

1．5．4 技术路线

第二章 新型镉配合物的制备、理化性质研究

2．1 引言

2．2 主要的实验药品与设备

2．3 实验部分

2．3．1 NaSCH2COONa的制备

2．3．2 Cd(SCH2COOH)2配合物的合成

2．3．3 Cd(SCH2COONa)2配合物的合成

2．4 Cd(SCH2COONa)2的配合物表征

2．4．1 溶解性

2．4．2 元素分析

2．4．3 热重分析

2．4．4 紫外分析

2．4．5 红外分析

2．4．6 氧化还原分析

2．4．7 结果与讨论

2．5 二巯基乙酸钠镉的合成的工艺优化

2．5．1 反应温度对二巯基乙酸钠镉合成的影响

2．5．2 硝酸镉浓度对二巯基乙酸钠镉合成的影响

2．5．3 巯基乙酸二钠的摩尔比对二巯基乙酸钠镉合成的影响

2．5．4 反应的PH对二巯基乙酸钠镉合成的影响

2．5．5 正交试验

2．6 小结

第三章 配合物稳定性和稳定常数比较性研究

3．1 主要的实验原料与设备

3．2 实验设计

3．2．1 Cd(SCH2COONa)2的沉淀平衡(ksp)测定

3．2．2 稳定常数的比较性研究

3．3 巯基乙酸二钠溶液稳定性研究

3．4 实验与讨论

3．4．1 Ksp的测定

3．4．2 稳定常数的比较性研究

3．4．3 巯基乙酸二钠溶液稳定性研究实验结果

3．5 小结

第四章 NaSCH2COONa对污染土壤中镉的洗脱修复研究

4．1 引言

4．2 实验材料

4．2．1 供试土壤

4．2．2 Cd污染土壤的制备

4．3 试剂与仪器

4．4 分析检测方法

4．4．1 土壤pH值测定方法

4．4．2 重铬酸钾氧化-比色法测土壤有机质

4．4．3 氯化钡-硫酸强迫交换法测阳离子交换量

4．4．4 王水-高氯酸消解法测土壤重金属总量

4．4．5 顺序提取实验

4．5 淋洗试验

4．5．1 振荡时间对土壤重金属Cd洗脱效果的影响

4．5．2 pH值对土壤重金属Cd洗脱效果的影响

4．5．3 液固比对土壤重金属Cd洗脱效果的影响

4．5．4 温度比对土壤重金属Cd洗脱效果的影响

4．5．5 浓度对土壤重金属Cd洗脱效果的影响

4．6 Cd的含量测定

4．7 结果与分析

4．7．1 土壤基本理化性质分析

4．7．2 Cd在土壤中的形态分析

4．8 淋洗试验结果分析

4．8．1 振荡时间对土壤重金属Cd洗脱效果的影响

4．8．2 pH值对土壤重金属Cd洗脱效果的影响

4．8．3 液固比对土壤重金属Cd洗脱效果的影响

4．8．4 温度比对土壤重金属Cd洗脱效果的影响

4．8．5 浓度对土壤重金属Cd洗脱效果的影响

4．8．6 正交试验

4．9 小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 创新点

5．3 问题与展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术成果

致谢