氧化铁和稀硫酸反应的方程式

砷氟复合污染土壤的稳定化技术研究

本研究针对铁基材料在砷污染土壤稳定化中的应用进行筛选，进一步与氯化钙复配，对砷与氟的复合污染土壤进行稳定化处理。通过对不同铁基稳定剂的筛选及复合稳定剂的最佳投加方式和投加量的研究，结果表明硫酸铁作为铁基稳定剂效果最佳。复合稳定剂的最佳投加量为30.00g/kg（同时投加硫酸铁、氯化钙质量比为1:1）。养护40天后，土壤中砷和氟的稳定化效率分别可达60%和85%。稳定化处理后，土壤中砷与氟的可交换态和碳酸盐结合态含量明显降低，残渣态含量明显升高，浸出毒性也大幅下降。

关键词：砷氟复合污染、土壤修复、稳定化技术、形态分析、浸出毒性

一、引言

磷化工企业超标排放等问题导致土壤及地下水受到砷和氟化物污染。分析原因，这些企业主要采用硫酸湿法制磷酸，过程中部分砷和氟转移至磷酸、磷石膏及生产废水中。稳定化技术凭借其工艺简易、可操作性强、规模化处置能力强等优势在污染土壤修复领域得到广泛应用。近年来，铁基材料因其价格低廉、易于获取、与砷强烈相互作用等优点受到广泛关注。本研究旨在通过优选铁基稳定剂，与氯化钙复配，实现对砷氟复合污染土壤的稳定化处理。

二、材料与方法

1. 供试土壤：取自长江中游某磷酸化工厂待修复区表层。

2. 稳定化材料：铁基材料包括铁粉、硫酸铁、硫酸亚铁、氯化铁、氧化铁和聚合硫酸铁；钙基材料选择氯化钙。

3. 实验方法：先对铁基稳定剂进行筛选，再与氯化钙复配，进行复合稳定剂实验。通过检测处理后土壤中砷与氟的浸出毒性、形态分布等分析稳定化效果。

4. 检测方法：砷与氟全量、提取液中含量、有效态、浸出毒性与土壤pH的测定及砷与氟的形态提取方法见表3。

三、结果与讨论

1. 铁基材料的应用分析

（1）稳定化效果：6种铁基稳定剂中，铁粉的有效态砷含量降低幅度最大，砷稳定化效率为32.9%；硫酸铁次之，砷稳定化效率为31.9%。结合性价比分析，选取硫酸铁为最优铁基稳定剂。

（2）成本分析：结合行业价格，硫酸铁的应用潜力较大（见图3）且稳定化效率较高（见图2）。

2. 复合稳定剂的应用效果分析

（1）土壤pH变化：随养护时间延长，土壤pH大体有降低趋势。复合稳定剂中的硫酸铁和氯化钙均为强酸弱碱盐，水解导致土壤pH下降。

（2）有效态砷的变化：硫酸铁可有效降低土壤中有效态砷的含量，砷稳定化效率随养护时间延长而升高，最高可达76.48%。复合稳定剂投加量为30.00g/kg时，砷稳定化效率较高。

（3）有效态氟的变化：单独投加氯化钙对氟的稳定化效果较好，同时投加硫酸铁和氯化钙，氟的稳定化效果更佳。单纯硫酸铁对土壤中有效态氟的稳定化效果较差，可能与硫酸铁的水解能力较强、降低土壤pH有关。

（4）土壤有机质的变化：投加硫酸铁后土壤有机质含量有所降低，可能原因是Fe3+具有一定氧化性，将部分有机质氧化。但随着养护时间延长，有机质含量逐渐回升。

3. 砷、氟形态分析

对处理后土壤进行砷、氟形态提取分析，结果显示：残渣态是砷和氟的主要存在形态。投加复合稳定剂后，可交换态和碳酸盐结合态的砷与氟占比明显下降，残渣态占比明显上升，说明复合稳定剂能使砷与氟向稳定态转化。

四、结论与展望：综合考虑稳定化效率、材料成本等因素，选取硫酸铁与氯化钙作为复合稳定剂的最佳组合方案。通过实践发现这种方案可以有效降低砷和氟的环境风险。未来的研究方向可以集中在寻找更高效、成本更低的稳定化技术上以及复合污染物在土壤中的迁移机制等。