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本研究的主要目的是制备含有含硫官能团的吸附剂,以有效去除单一及复合水体中的铅和镉,并有效应用于土壤镉的修复。选用核桃壳为原料,制备得改性核桃壳。研究其对铅与镉的吸附性能,并探究其在吸附材料上的竞争吸附关系。探索了pH、吸附剂投加量、接触时间、金属离子初始浓度和温度对吸附的影响,比较了改性前后核桃壳的吸附性能,并通过吸附热力学、吸附动力学及吸附等温线模型对吸附过程进行评估。结合扫描电镜(SEM)、比表面积与孔隙分析(BET)傅立叶红外光谱(FTIR)及X-射线光电子能谱(XPS)分析改性核桃壳的吸附机理。并将改性核桃壳应用到镉污染土壤的修复,探讨其对镉污染土壤的修复特性,主要研究内容与成果如下:(1)以环境友好、成本低廉的核桃壳为前体,将含硫官能团使用黄原酸化法接枝到核桃壳上,合成镁型含硫官能团接枝核桃壳(SWM)。该材料具有孔隙结构发达、比表面积大、官能团丰富等优点。结果表明,由于含硫官能团的络合作用与离子交换作用,改性核桃壳的吸附性能明显优于未改性核桃壳。在单金属体系中,SWM对Pb(Ⅱ)与Cd(Ⅱ)吸附效率均很高,其中SWM对镉具有广泛的pH及金属离子初始浓度适应范围通过建立吸附动力学和等温吸附模型,结果表明该吸附材料对Pb(Ⅱ)与Cd(Ⅱ)的吸附行为均符合准二级反应动力学和Langmuir等温吸附模型,即SWM对Pb(Ⅱ)与Cd(Ⅱ)的吸附是发生在均相的单层界面上的化学吸附。此外,吸附过程均为自发进行的放热过程。(2)SWM对Pb(Ⅱ)的最佳吸附条件:在298K下,当pH为5.0、投加量为8g/L、金属离子初始浓度为100mg/L时,以180rpm震荡吸附2h。平衡吸附量为12.453 mg/g,最大吸附量达25.51mg/g,吸附率可达99.71%;SWM对Cd(Ⅱ)的最佳吸附条件:在298K下,当pH为7.0、投加量为15g/L、金属离子初始浓度为150mg/L时,以180rpm震荡吸附2h。平衡吸附量为9.93mg/g,最大吸附量达17.79mg/g,吸附率可达99.87%。(3)在双系统的混合溶液中(镉和铅),吸附过程更有利于对铅的吸附。这可能是由于SWM主要通过为软配体基团的含硫基团络合作用去除重金属铅与镉。根据软硬酸碱理论,Pb(II)的绝对硬度参数为8.5,Cd(II)的绝对硬度参数为10.3。因此含硫官能团与铅具有更强的亲和力,更易于与铅形成稳定的络合物。(4)镉污染土壤中施加SWM后,土壤中可交换态镉明显含量均明显降低,残渣态镉含量均明显上升。表明SWM降低了土壤镉的迁移性及生物有效性,使得毒性降低。对于低镉污染土壤,SWM添加量为1%时钝化效果最好;对于高镉污染土壤,SWM添加量为10%时钝化效果最好。在所有污染污染土壤中,污染程度为10mg/kg的土壤钝化效果最好。