CN107639107A

CN107639107A - 一种能降低土壤中重金属总量的修复方法

Info

Publication number: CN107639107A
Application number: CN201711137188.4A
Authority: CN
Inventors: 刘俐
Original assignee: Chinese Research Academy of Environmental Sciences
Current assignee: Chinese Research Academy of Environmental Sciences
Priority date: 2017-11-16
Filing date: 2017-11-16
Publication date: 2018-01-30
Anticipated expiration: 2037-11-16
Also published as: CN107639107B

Abstract

本发明公开了一种能降低土壤中重金属总量的修复方法，将含有表面活性剂的活化剂按与土壤体积比1~3:1施加到土壤中，使重金属从土壤颗粒中脱离；再将多孔材料按与土壤的体积比2:1~1:3加入土壤中，混合搅拌，使金属元素吸附到多孔材料表面；最后通过筛分或磁性分离，将多孔材料与土壤分离。本法的修复方法可对土壤或污泥中存在的铅、镉、砷、锌、钴、铬等一次性降低或去除，可避免因土壤环境变化而导致重金属再次释放的风险。

Description

一种能降低土壤中重金属总量的修复方法

技术领域

本发明涉及环境保护技术领域，尤其涉及土壤重金属去除、固体修复材料重金属转移、附着重金属材料的分离领域，具体涉及一种能降低土壤中重金属总量的修复方法。

背景技术

土壤中的重金属具有不可降解性和累积性的特性，当前土壤重金属修复多是采用固化/稳定化技术，是向土壤中施加化学药剂或物理吸附剂，通过降低金属迁移性和生物可利用性达到降低对生物体危害的目的。然而，土壤中重金属并没有减少或被移除，当环境状况改变时，例如土壤酸碱度的变化，会使已经固化/稳定化的重金属再度释放而危害动植物健康和人体安全。降低土壤中重金属总量的治理方法，可从根本上解决重金属污染问题。

目前，能降低土壤中重金属总量的修复技术主要有植物修复法、淋洗法、电化学法。植物法是种植重金属超富集植物，通过将重金属吸收富集到植物中，收集植物做进一步处理，适合农田修复，但耗时较长。淋洗法是用某种液体，包括酸、碱、盐、表面活性剂、络合或螯合剂等溶液，将土壤中重金属转移到土壤溶液中淋洗去除，易造成二次污染，淋洗液需再做二次处理，淋洗后的土壤质地会发生变化，且成本较高。电化学法是使土壤溶液中重金属离子定向移动，通过富集而被去除的方法，对土壤渗透性有一定的要求，成本也较大。无论上述什么方法，都有一定局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种修复效率高、且对环境友好的能降低土壤中重金属总量的土壤修复的方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种能降低土壤中重金属总量的修复方法，包括以下步骤：

1）将活化剂按与土壤体积比1~3:1施加到土壤中，保持土壤含水率大于45%，混合搅拌，使重金属从土壤颗粒中脱离，所述活化剂的成分包括生物表面活性剂和增溶剂；

2）将多孔材料按与土壤的体积比2:1~1:3加入与活化剂作用后的土壤中，混合搅拌，使金属元素吸附到多孔材料表面，所述多孔材料的成分中铁含量大于5%；

3）通过筛分或磁性分离，将多孔材料与土壤分离。

进一步的，所述生物表面活性剂为糖脂、糖苷、纤维素、植酸、豆油、皂素、糊精、淀粉、木质素中的任意一种或几种与水混合构成，除水以外生物表面活性剂中的其他成分总量在活化剂中的含量为0.01%~2%；所述增溶剂为氢氧化钠、氨水、氢氧化钾、次氯酸盐、氯化钙、磷酸、柠檬酸、醋酸、盐酸、铵盐中任意一种或几种；增溶剂在活化剂中的浓度范围为0.01%~35%；所述活化剂的pH值为7~10，所述活化剂的表面张力值为15~45mN/m。

进一步的，所述活化剂的临界胶束浓度为：50-250mg/L。

进一步的，多孔材料的制作方法为：将基质材料、造孔剂与铁基材料混合，并加水通过模具成型，25-80℃的温度干燥，400℃-800℃烧结，再与有机酸作用5min~2h得到所述多孔材料；所述铁基材料占多孔材料总质量的15%以上，所述基质材料是膨润土、泡花碱、硫化碱、石英粉、方解石、石膏、石灰、水泥、粘土、硅藻土、海泡石、钢渣、煤粉中一种或几种；所述铁基材料为铁、氧化铁或铁矿石中一种或几种，铁基材料中铁含量大于48%。

进一步的，所述造孔剂为碳酸氢铵、聚乙烯醇、木质素、茶皂素、羧甲基纤维中一种或几种，所述造孔剂质量为基质材料质量的5%-20%。

进一步的，有机酸是腐植酸、木质酸、乙酸中1种或几种，有机酸的浓度为0.02%-2.0%

进一步的，经过步骤3）分离后得到的多孔材料，通过酸淋洗或浸泡处理，可再生循环利用；酸淋洗采用的酸为盐酸、醋酸、硝酸、硫酸中的任意一种，酸浓度为0.1-1mol/L。

本发明的有益效果是：

本发明采用活化剂与多孔材料采集的土壤修复技术，用重金属活化剂破坏重金属与土壤的结合力，促进重金属从土壤颗粒脱离，利用多孔材料与土壤或污泥中重金属发生氧化还原、络（螯）合等化学反应，将金属元素吸附到多孔材料表面，通过筛分或磁性分离，将多孔材料与土壤或污泥分离，使土壤或污泥中重金属含量得以降低或去除，大大提高了清除效率；可对土壤或污泥中存在的铅、镉、砷、锌、钴、铬等一次性降低或去除，可避免因土壤环境变化而导致重金属再次释放的风险。

本发明公开的活化剂，根据不同污染土壤或污泥所含重金属种类及含量进行配比和浓度调整，可以单独与土壤混合，用于去除土壤中的重金属，且作用效率高，安全无污染。

具体实施方式

实施例1

一种能降低土壤中重金属总量的土壤修复方法，包括以下步骤：

2）将多孔材料按与土壤的体积比2:1~1:3加入土壤中，混合搅拌，使金属元素吸附到多孔材料表面，所述多孔材料的成分中铁含量大于5%；

3）通过筛分或磁性分离，将多孔材料与土壤分离。

4）步骤3）分离后得到的多孔材料，通过酸淋洗或浸泡处理，可再生循环利用；酸淋洗采用的酸为盐酸、醋酸、硝酸、硫酸中的任意一种，酸浓度为0.1-1mol/L。

其中：生物表面活性剂为糖脂、糖苷、纤维素、植酸、豆油、皂素、糊精、淀粉、木质素中的任意一种或几种与水混合构成，除水以外生物表面活性剂中的其他成分总量在活化剂中的含量为0.01%~2%；所述增溶剂为氢氧化钠、氨水、氢氧化钾、次氯酸盐、氯化钙、磷酸、柠檬酸、醋酸、盐酸、铵盐中任意一种或几种；增溶剂在活化剂中的浓度范围为0.01%~35%；所述活化剂的pH值为7~10，所述活化剂的表面张力值为15~45mN/m；所述活化剂的临界胶束浓度为：50-250mg/L。

其中，多孔材料的制作方法为：将基质材料、造孔剂与铁基材料混合，并加水通过模具成型，25-80℃的温度干燥，400℃-800℃烧结，再与有机酸作用5min~2h得到所述多孔材料；所述铁基材料占多孔材料总质量的15%以上，所述基质材料是膨润土、泡花碱、硫化碱、石英粉、方解石、石膏、石灰、水泥、粘土、硅藻土、海泡石、钢渣、煤粉中一种或几种；所述铁基材料为铁、氧化铁或铁矿石中一种或几种，铁基材料中铁含量大于48%。造孔剂为碳酸氢铵、聚乙烯醇、木质素、茶皂素、羧甲基纤维中一种或几种，所述造孔剂质量为基质材料质量的5%-20%。有机酸是腐植酸、木质酸、乙酸中1种或几种，有机酸的浓度为0.02%-2.0%。

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上进行的改进，本实施例中与实施例1相同的部分，请参照实施例1中公开的内容进行理解，实施例1公开的内容也应当作为本实施例的内容，此处不作重复描述。

场地土壤中Cd和Pb含量分别为265.75mg/kg和5912.5mg/kg。将活化剂按和土壤体积比2：1加入土壤（其中活化剂中的表面活性剂由糖脂、木质素、豆油与水混合构成；糖脂、木质素、豆油的总量占活化剂的0.05%），致土壤润湿，搅拌30分钟，将多孔材料按与土壤体积比1：2添加，混合，再搅动，30分钟，筛分，取土壤检测。表面活性剂中Cd和Pb含量分别为103.3mg/kg和3345.2 mg/kg，土壤中Cd和Pb总量降低61.1%和43.4%

实施例3

土壤中Cu、Zn和As含量分别为2248.75mg/kg、27475 mg/kg和948.25 mg/kg。取活化剂10ml（活化剂含20%磷酸、0.1%植酸、0.01%糖脂），加入10g土壤中，搅动，将固体多孔材料(多孔材料中：铁基材料85%，碳2%，碳酸氢铵10%，聚乙烯醇3%)按与土壤体积比1：1添加到土壤中，搅动20分钟，通过磁性分离，将多孔材料取出，取土壤检测，Cu、Zn和As含量分别为1039.5mg/kg、13185mg/kg和381mg/kg，去除率分别为53.8%、52%和59.8%。

实施例4

受铅和镉污染的土壤5g，加入活化剂10mL，（活化剂的制备：取10 mL含0.02%鼠李糖脂，用0.1 mol·L^-1的醋酸和氨水调整pH为9），混合振荡搅拌10分钟，加入多孔材料，作用一段时间后，将多孔材料分离，土壤中镉去除率达89.5%，铅去除率达81%。多孔材料的原料包括粘土、海泡石和铁。取出的多孔材料于0.1mol/L盐酸中浸泡5分钟再生。

实施例5

受铅和镉污染的土壤5g，加入活化剂10ml（活化剂含0.01%鼠李糖脂、0.02%糖苷、0.01%豆油，用氢氧化钠、氨水和柠檬酸调节pH为8.5），振荡10分钟，加入多孔材料，多孔材料的吸附和再生与实施例4同样操作。镉去除率达88%，铅去除率达91%。

Claims

1.一种能降低土壤中重金属总量的修复方法，其特征在于：包括以下步骤：

2）将多孔材料按与土壤的体积比2:1~1:3加入到与活化剂作用后的土壤中，混合搅拌，使金属元素吸附到多孔材料表面，所述多孔材料的成分中铁含量大于5%；

3）通过筛分或磁性分离，将多孔材料与土壤分离。

2.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于：所述生物表面活性剂为糖脂、糖苷、纤维素、植酸、豆油、皂素、糊精、淀粉、木质素中的任意一种或几种与水混合构成，除水以外生物表面活性剂中的其他成分总量在活化剂中的含量为0.01%~2%；所述增溶剂为氢氧化钠、氨水、氢氧化钾、次氯酸盐、氯化钙、磷酸、柠檬酸、醋酸、盐酸、铵盐中任意一种或几种；增溶剂在活化剂中的浓度范围为0.01%~35%；所述活化剂的pH值为7~10，所述活化剂的表面张力值为15~45mN/m。

3.根据权利要求2所述的修复方法，其特征在于：所述活化剂的临界胶束浓度为：50-250mg/L。

4.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于：多孔材料的制作方法为：将基质材料、造孔剂与铁基材料混合，并加水通过模具成型，25-80℃的温度干燥，400℃-800℃烧结，再与有机酸作用5min~2h得到所述多孔材料；所述铁基材料占多孔材料总质量的15%以上，所述基质材料是膨润土、泡花碱、硫化碱、石英粉、方解石、石膏、石灰、水泥、粘土、硅藻土、海泡石、钢渣、煤粉中一种或几种；所述铁基材料为铁、氧化铁或铁矿石中一种或几种，铁基材料中铁含量大于48%。

5.根据权利要求4所述的修复方法，其特征在于：所述造孔剂为碳酸氢铵、聚乙烯醇、木质素、茶皂素、羧甲基纤维中一种或几种，所述造孔剂质量为基质材料质量的5%-20%。

6.根据权利要求4所述的修复方法，其特征在于：有机酸是腐植酸、木质酸、乙酸中1种或几种，有机酸的浓度为0.02%-2.0%。

7.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于：经过步骤3）分离后得到的多孔材料，通过酸淋洗或浸泡处理，可再生循环利用；酸淋洗采用的酸为盐酸、醋酸、硝酸、硫酸中的任意一种，酸浓度为0.1-1mol/L。