重金属污染控制过程中的晶体调制动力学及污染物界面行为研究

【作者】 林璋；

【机构】 华南理工大学环境与能源学院； 中国科学院福建物质结构研究所；

【摘要】 重金属污染是环境中长期存在却未能得到很好解决的问题,传统的处置方法会导致其在环境中持续蓄积。面向这一问题,一个最彻底的解决思路是实现重金属的回收利用;如果不能够实现回收利用,也希望实现其长期有效固定。报告人以三类典型重金属污染难题为研究对象,探索了利用晶体调制动力学和污染物界面行为研究来解决重金属污染问题的原理和方法。报告人研究的第一类体系是通常以堆储的方式来解决的含高浓度重金属固体废弃物。这些渣中往往含有无定型或者微/纳米级的晶粒。报告人提出了对重金属固废渣通过物相调控以实现污染物与渣中其他物质分相的处理思路。研究证实可利用界面调控剂诱导渣中特定物相以聚集相变或聚集生长的模式实现快速生长,揭示了在此过程中重金属消除规律,阐明表界面调控剂作用下晶体快速生长在处理环境中细颗粒型重金属废渣上的适用性和经济性。将此思路应用于我国氯酸盐行业典型纳米铬渣污染难题的解决,与企业合作完成中试示范线建设,实现铬的全回用。水中低浓度重金属的回收是环境处理的难点,它要求所使用的材料自身环境友好、对低浓度离子的作用力强、重金属能够分离浓缩、材料能够回用或无毒释放。报告人围绕环境友好的纳米氢氧化镁的晶体调制及与此过程相关的污染物界面行为开展系列研究,将纳米氢氧化镁和CO₂联合形成封闭式的"介质黑箱",从而实现一种无化学品输入的重金属预富集的处理理念。研究表明该方法可实现电镀工艺含铬废水的高度浓缩,使有害六价铬返回电镀工艺循环使用成为可能。面向稀土分离工业所排放的大量含低浓度稀土废水,利用纳米氢氧化镁对水中低浓度稀土具有高的反应与富集活性的特点,研究了自支撑氢氧化镁快速提取稀土的机制及动力学过程,并进行实际应用探索。面向土壤中已扩散、易迁移且难以回收的铬和铀等重金属,报告人研究了土壤微生物原位修复重金属污染的微观机理,阐明了微生物种群、时间及环境因素在实现重金属的持久性结晶成矿固定的机理及规律,对"微生物解毒后的三价铬固定困难"、"微生物还原矿化的四价铀仍然易迁移"两个难题,从重金属成矿结晶动力学角度进行了基础科研探索,并发展相应的解决方案。更多还原