CN104607452A - 超声波修复重金属复合污染土壤的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超声波修复重金属复合污染土壤的方法，包括至少以下步骤：浸提剂-柠檬酸溶液的配制；浸提剂与污染土壤的混合；土壤用机械振荡浸提或是超声波辅助浸提；浸提后土壤的离心分离及过滤。本发明所述方法选用柠檬酸为浸提剂，成本相对较低，对土壤基本理化性质影响较小，不会引起二次污染，是一种环境友好型浸提剂，与超声波共同应用于重金属污染土壤修复，能有效去除土壤中镉、铜、铅和锌四种重金属。具有去除效果好、浸提剂用量少、修复时间短的特点。
Description
技术领域
本发明涉及土壤中重金属污染的修复技术领域，特别是超声波修复重金属复合污染土壤的方法。
背景技术
近年来，土壤重金属污染已对食品安全、生态环境和农业可持续发展构成严重威胁。重金属主要来源于污灌、化肥农药的大量使用、电镀和染料厂的“三废”、城市垃圾和大气沉降物等。重金属污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性的特点，其不能被微生物降解，会影响作物和生物生长，并通过食物链危害人体健康和生命。
目前，重金属污染土壤修复方法主要有工程技术(包括客土法、换土法和深耕翻土法)、物理化学法(包括电动法、电热法和淋洗法)、稳定固化法和生物修复法(包括植物修复和微生物修复)等。土壤淋洗修复技术工艺简单，修复效果稳定、彻底，已成为土壤环境修复领域的研究热点。
土壤淋洗技术是通过振荡方法将土壤中重金属转移到浸提剂中，从而达到修复重金属污染土壤的目的。常用淋洗剂无机溶液、螯合剂和表面活性剂。无机溶液会引起土壤pH的改变及土壤肥力的下降，并且不易再生利用；人工螯合剂和人工合成表面活性剂价格昂贵，生物降解性差，容易造成二次污染；生物表面活性剂产量低。如能找到一种环境友好型浸提剂，成本低，生物降解性好，对土壤理化性质影响小，并且在短时间内能高效去除土壤中重金属的浸提方法，对于修复重金属污染土壤将非常有意义。
发明内容
本发明的目的在于解决重金属污染土壤修复时间长，成本高等问题，提供一种浸提剂用量少，对土壤理化性质影响小，无二次污染，修复时间短并且效率高的浸提方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
本发明所述的超声波修复重金属复合污染土壤的方法，包括至少以下步骤：
（1） 浸提剂柠檬酸溶液的配制；
（2） 步骤(1)的浸提剂与污染土壤的混合；
（3） 步骤(2)的土壤用机械振荡浸提，或是超声波辅助浸提；
（4） 步骤(3)浸提后土壤的离心分离及过滤；
步骤(1)中浸提剂柠檬酸浓度为0.6-1.0 mol·L-1。
步骤(2)中污染土壤与浸提剂混合的固液比为1:20-30。
步骤(3)中机械振荡速率为160-200 r·min-1，振荡时间为3-5 h；超声波频率为30-50 kHz，超声功率为400-600 W，超声时间为20-40 min。
步骤(4)中离心分离转速为3500-4500 r·min-1，离心时间为8-12 min，滤膜孔径为0.45 μm。
所述的重金属复合污染土壤中的重金属为镉、铜、铅和锌。
与现有技术相比，本发明的优点是：
(1) 本发明所选浸提剂为柠檬酸，对于已有专利中的浸提剂EDTA(专利申
请号201310437954.4)，价格相对较低，生物降解性也很好，对土壤基本理化性质影响较小，不会引起二次污染，是一种具有良好应用前景的环境友好型浸提剂。
与EDTA相比，柠檬酸在1-4天内平均可降解20%，20天内可降解70%；EDTA降解性比较差，20天后仅可降解14%。柠檬酸通过酸溶作用和螯合作用达到修复重金属污染土壤的效果。
(2) 本发明将超声波与柠檬酸一同作用于重金属复合污染土壤，所需浸提剂
用量少，修复时间短，能有效的去除土壤中镉、铜、铅和锌，并且不会对环境产生二次污染。这是因为超声波能直接作用于样品内部，并且产生的空化作用能够解析土壤中的固着态重金属而形成游离态，从而增加重金属的去除率。
具体实施方式
以下结合实施案例对本发明进行详细说明。
实施例1：超声波修复重金属复合污染土壤的方法
污染土壤采自浙江省富阳市某炼铜厂附近Cd、Cu、Pb和Zn复合污染土壤。风干土样剔除石块及残根后磨碎过 2 mm不锈钢筛，其中部分土样进一步研磨过0.15 mm尼龙筛。经测定土壤中镉、铜、铅和锌的含量分别为13.3 mg·kg-1、740 mg·kg-1、426 mg·kg-1和2133 mg·kg-1。预处理之后，称取1.0000 g土样，加入100 mL离心管中。
振荡浸提后续步骤如下：
(1) 配制柠檬酸溶液的浓度为1.0 mol·L-1；
(2) 按固液比1:25混合，上述土样为1.0000 g，所述柠檬酸溶液体积为25
mL；
(3) 机械振荡浸提，振荡速率为180 r·min-1，振荡时间为4 h；
(4) 浸提后离心及过滤，离心转速为4000 r·min-1，离心时间为10 min，0.45
μm滤膜过滤，待测。
经测定，土壤中镉、铜、铅和锌的去除率分别为53.0%、69.6%、74.5%和98.6%。
本发明所述的机械振荡浸提也可以用超声波辅助浸提代替，具体步骤如下：
(1) 配制柠檬酸溶液的浓度为0.6 mol·L-1；
(2) 按固液比1:25混合，上述土样为1.0000 g，所述柠檬酸溶液体积为25
mL；
(3) 超声波辅助浸提，超声波频率为40 kHz，超声功率为500 W，超声时间
为30 min ；
(4) 浸提后离心及过滤，离心转速为4000 r·min-1，离心时间为10 min，0.45
μm滤膜过滤，待测。
经测定，土壤中镉、铜、铅和锌的去除率分别为52.9%、64.2%、59.8%和97.4%。
Claims (6)
1.超声波修复重金属复合污染土壤的方法，其特征在于该方法包括至少以下步骤：
(1) 浸提剂柠檬酸溶液的配制；
(2) 步骤(1)的浸提剂与污染土壤的混合；
(3) 步骤(2)的土壤用机械振荡浸提，或是超声波辅助浸提；
(4) 步骤(3)浸提后土壤的离心分离及过滤。
2.根据权利要求1所述的超声波修复重金属复合污染土壤的方法，其特征在于：步骤(1)中浸提剂柠檬酸浓度为0.6-1.0 mol·L-1。
3.根据权利要求1所述的超声波修复重金属复合污染土壤的方法，其特征在于：步骤(2)中污染土壤与浸提剂混合的固液比为1:20-30。
4.根据权利要求1所述的超声波修复重金属复合污染土壤的方法，其特征在于：步骤(3)中机械振荡速率为160-200 r·min-1，振荡时间为3-5 h；超声波频率为30-50 kHz，超声功率为400-600 W，超声时间为20-40 min。
5.根据权利要求1所述的超声波修复重金属复合污染土壤的方法，其特征在于：步骤(4)中离心分离转速为3500-4500 r·min-1，离心时间为8-12 min，滤膜孔径为0.45 μm。
6.根据权利要求1所述的超声波修复重金属复合污染土壤的方法，其特征在于所述的重金属为镉、铜、铅和锌。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150513 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |