CN102002367A

CN102002367A - 一种用于有机氯农药污染土壤的洗脱液及其修复方法

Info

Publication number: CN102002367A
Application number: CN2010105476302A
Authority: CN
Inventors: 杨兴伦; 叶茂; 蒋新; 王芳; 卞永荣; 谷成刚; 魏海江
Original assignee: Institute of Soil Science of CAS
Current assignee: Institute of Soil Science of CAS
Priority date: 2010-11-17
Filing date: 2010-11-17
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2030-11-17
Also published as: CN102002367B

Abstract

本发明公开了一种用于有机氯农药污染土壤的洗脱液及其修复方法，该洗脱液包括5%~10%v/v沸程为60-90℃的石油醚、10%v/v正丙醇，余量为水。修复有机氯农药污染土壤的方法：对污染土壤进行筛分；加入相当于土壤2倍体积的洗脱液并加热搅拌；将搅拌器中上层液体分离，而对下层土壤悬液体系以板框压滤实现土水分离完成洗脱修复采用该洗脱液洗脱有机氯农药浓度为10~20000ppm污染土壤时，目标污染物去除率都可达约80%，随污染程度的不同，洗脱成本为约600~2500元人民币/吨土。本方法对于关闭搬迁的有机氯农药生产企业污染场地土壤修复具有运用前景。

Description

一种用于有机氯农药污染土壤的洗脱液及其修复方法

技术领域

本发明涉及污染土壤修复技术领域，尤其涉及一种用于有机氯农药高污染场地土壤的洗脱液及其利用该洗脱液修复污染土壤的方法。

背景技术

目前有机氯土壤污染物的修复，有多种修复方式，主要分为微生物修复、动植物修复和物理化学法修复。其中，申请号：200910032690.8提供了一种超声波修复DDT污染土壤的方法，该方法主要利用超声波的空化效应与扰动效应降解或消减土壤中的DDT等有机氯农药污染物。但该方法对设备的投资较大，不利于推广。申请号：200610053042.7提供了一种阳离子表面活性剂增强金属还原有机氯化物脱氯的方法；申请号：200810235114.9提供了一种固定化微生物-人工湿地处理化工尾水工艺；上述两件发明都是对水体中的有机氯去除，而不适用于土壤有机氯污染的修复。

与本发明最接近的现有技术是表面活性剂洗脱技术。现有技术存在的缺陷主要是洗脱效率相对较低、回收利用存在技术困难、洗脱修复成本昂贵，市场运用前景不明。而缺陷产生的主要原因有：表面活性剂虽然能洗脱污染土壤中部分有机污染物，但总体效率不高；土壤颗粒对表面活性剂分子存在吸持效应，导致表面活性剂的投入量较高；表面活性剂市场价格相对较高，从而导致总体修复成本昂贵。

因此，研发经济、高效的增效洗脱液新配方具有重要的现实意义。

发明内容

技术问题：本发明针对上述技术缺陷，提供一种用于有机氯农药污染土壤的洗脱液及应用该洗脱液修复污染土壤的方法，该洗脱液的修复效果好，提高了单批次有机氯农药污染场地土壤洗脱修复效率；降低有机氯农药污染场地土壤洗脱修复成本。

技术方案：一种用于有机氯农药污染土壤的洗脱液，该洗脱液包括5%~10%v/v沸程为60-90℃的石油醚、10%v/v正丙醇，余量为水。所述水中含有体积浓度不超过20％的双氧水。

利用洗脱液修复有机氯农药污染土壤的方法，修复步骤为：对污染土壤进行筛分，将粒径小于2毫米的土粒置于搅拌器内，搅拌器的容积与土壤体积比不小于3.5；向搅拌器内加入相当于土壤2倍体积的洗脱液并加热搅拌，加热温度为50℃；搅拌1~3小时；停止搅拌并静置，将搅拌器中上层液体分离，而对下层土壤悬液体系以板框压滤实现土水分离完成洗脱修复。

本发明的工作原理是：1、石油醚对土壤中有机氯农药类污染物有良好的溶解性；2、正丙醇具有亲油亲水二重性，可促进不同相间物质迁移；3、双氧水具有氧化土壤有机质能力，可促进有机氯农药从土壤颗粒解吸；4、升温有助于强化解吸进程。四者的集成可以有效促进有机氯农药分子从土壤颗粒中解吸并由水相向油相（石油醚）迅速传质，协同产生大于单一试剂洗脱效率的显著效应。

有益效果：本发明能完成的任务是对超高浓度有机氯农药高污染场地土壤中的目标污染物能够实现高效经济洗脱修复。具有的优点是：洗脱效率高且洗脱成本相对较低，对于有机氯农药总浓度大于10ppm且小于100ppm污染土壤，在1小时内单批次去除率达到80±5%，洗脱液成本低于600元/吨土；对于有机氯农药总浓度大于100ppm且小于1000ppm污染土壤，在1小时内单次去除率在达到80±5%，洗脱液成本低于1000元/吨土；对于有机氯农药总浓度大于1000ppm且小于10000ppm污染土壤，在2小时内单次去除率在达到80±5%，洗脱液成本低于1500元/吨土；对于有机氯农药总浓度大于10000ppm且小于15000ppm污染土壤，在3小时内单次去除率在达到75±5%，洗脱液成本低于2000元/吨土；对于有机氯农药总浓度大于15000ppm且小于20000ppm污染土壤，在3小时内单次去除率在达到80±5%，洗脱液成本低于2500元/吨土。工业级石油醚价格较低，对有机氯农药有较大的溶解性；工业级正丙醇亲水亲油性可对有机氯农药起到助溶作用，加速污染物从土壤解吸并转移至石油醚；工业级双氧水价格较低，氧化作用降低污染物质与土壤颗粒结合程度；加热可以强化污染物从土壤解吸；水能使固液混合充分，洗脱均匀，且由于密度比石油醚大，可以使石油醚自然分层，从而减少土壤对石油醚的吸持。

具体实施方式

实施例1：对于有机氯农药总浓度大于10ppm且小于100ppm污染土壤

污染土壤采自江苏某关闭农药生产场地，采样点距离地表约1米处，土壤有机质含量0.66%，pH值6.84，阳离子交换量18cmolkg^-1，土壤颗粒小于2μm粒径占25.5%，2-50μm粒径占66.9%，大于50μm占7.6%，目标污染物为有机氯农药类DDTs，其污染物总浓度为82.99±4.28mg kg^-1，其四种同系物的浓度分别为p,p’-DDT 58.80±3.80 mg kg^-1，o,p’-DDT 6.92±0.63 mg kg^-1，p,p’-DDD 15.55±0.89 mg kg^-1，p,p’-DDE 1.69±0.09 mg kg^-1。洗脱前，先将污染土壤风干过筛，去除土壤中粒径较大的石块、植物根系等不易破碎的物质，再取粒径小于2毫米的土壤颗粒倾倒入搅拌器中，之后加入相当于土壤2倍体积的洗脱液，其洗脱液成分按体积比由5%的工业级石油醚、10%的正丙醇和85%的自来水组成；接着对土壤悬液体系进行持续搅拌，同时加热温控至50℃，最后对土壤悬液静置分层，脱水，洗脱后土壤监测结果显示其中污染物总含量为17.40±1.2 mg kg^-1，总去除率为79.89±5.28%，四种同系物的去除率分别为p,p’-DDT 80.95±1.8%，o,p’-DDT 75.14±1.30%，p,p’-DDD 71.64±1.54%，p,p’-DDE 87.57±0.59%。洗脱液成本约600元人民币/吨土，具有广泛的应用前景。

实施例2：对于有机氯农药总浓度大于100ppm且小于1000ppm污染土壤

污染土壤采自江苏省溧阳某关闭农药生产场地，采集土壤表层0-50cm处，土壤有机质含量4.12%，pH值6.87，阳离子交换量16cmol/kg，土壤颗粒小于2μm粒径占20.24%，2-50μm粒径占71.36%，大于50μm占8.40%，目标污染物为有机氯农药类DDTs，其污染物总浓度为616.7±9.82mg kg^-1，其五种同系物的浓度分别为p,p’-DDT 67.37±3.05 mg kg^-1，o,p’-DDT 316.58±15.81 mg kg^-1，p,p’-DDD 1.65±0.05 mg kg^-1，p,p’-DDE 134.30±3.50 mg kg^-1，o,p’-DDE 96.17±3.24 mg kg^-1。洗脱前，先将污染土壤风干过筛，去除土壤中粒径较大的石块、植物根系等不易破碎的物质，再取粒径小于2毫米的土壤颗粒倾倒入搅拌器中，之后加入相当于土壤2倍体积的洗脱液，其洗脱液成分按体积比由5%工业级石油醚、10%正丙醇和80%体积浓度为5%的双氧水组成；接着对土壤悬液体系进行持续搅拌，同时加热温控至50℃，最后对土壤悬液静置分层，脱水，洗脱后土壤监测结果显示其中污染物总含量为117.13±4.12mg kg^-1，总去除率为80.98±0.81%，五种同系物的去除率分别为p,p’-DDT 100 %，o,p’-DDT 80.95±1.8%，p,p’-DDD 100%，p,p’-DDE 67.63±3.85%，o,p’-DDE 69.43±2.32%。从上述实例中可知此方法单次洗脱效果良好，洗脱液成本约1000元人民币/吨土，具有广泛的应用前景。

实施例3：对于有机氯农药总浓度大于1000ppm且小于10000ppm污染土壤

污染土壤采自河北省某关闭农药生产场地，采集土壤表层0-50cm处，土壤有机质含量4.72%，pH值6.47，阳离子交换量21cmol/kg，土壤颗粒小于2μm粒径占18.24%，2-50μm粒径占51.51%，大于50μm占30.25%，目标污染物为有机氯农药类DDTs，其污染物总浓度为1219.28±16.41mg kg^-1，其五种同系物的浓度分别为p,p’-DDT 114.80±6.40 mg kg^-1，o,p’-DDT 688.43±9.14 mg kg^-1，p,p’-DDD 0.48±0.06 mg kg^-1，p,p’-DDE 184.45±8.21 mg kg^-1，o,p’-DDE 231.12±15.05 mg kg^-1。洗脱前，先将污染土壤风干过筛，去除土壤中粒径较大的石块、植物根系等不易破碎的物质，再取粒径小于2毫米的土壤颗粒倾倒入搅拌器中，之后加入相当于土壤2倍体积的洗脱液，其洗脱液成分按体积比由5%工业级石油醚、10%正丙醇和85%体积浓度为10%的双氧水组成；接着对土壤悬液体系进行持续搅拌2小时，同时加热温控至50℃，最后对土壤悬液静置分层，脱水，洗脱后土壤监测结果显示其中污染物总含量为144.23±11.5mg kg^-1，总去除率为88.18±0.79%，五种同系物的去除率分别为p,p’-DDT 100%，o,p’-DDT 94.93±0.13%，p,p’-DDD 100%，p,p’-DDE 76.26±0.67%，o,p’-DDE 71.61±4.25%。洗脱液成本约1500元人民币/吨土。

实施例4：对于有机氯农药总浓度大于10000ppm且小于15000ppm污染土壤

污染土壤采自江苏省盐城某关闭农药生产场地，采集土壤表层0-50cm处，土壤有机质含量5.13%，pH值5.97，阳离子交换量19cmol/kg，土壤颗粒小于2μm粒径占20.16%，2-50μm粒径占57.32%，大于50μm占22.52%，目标污染物为有机氯农药类DDTs，其污染物总浓度为11095.33±196.47mg kg^-1，其五种同系物的浓度分别为p,p’-DDT 1017.13±54.55 mg kg^-1，o,p’-DDT 6167.90±190.64 mg kg^-1，p,p’-DDD 14.90±0.13 mg kg^-1，p,p’-DDE 1216.62±55.99 mg kg^-1，o,p’-DDE 2678.78±60.54 mg kg^-1。洗脱前，先将污染土壤风干过筛，去除土壤中粒径较大的石块、植物根系等不易破碎的物质，再取粒径小于2毫米的土壤颗粒倾倒入搅拌器中，之后加入相当于土壤2倍体积的洗脱液，其洗脱液成分按体积比由5%工业级石油醚、10%正丙醇和、85%体积浓度为15%的双氧水组成；接着对土壤悬液体系进行持续搅拌连续工作3小时，同时加热温控至50℃，最后对土壤悬液静置分层，脱水，洗脱后土壤监测结果显示其中污染物总含量为2861.57±83.20mg kg^-1，总去除率为74.20±1.06%，五种同系物的去除率分别为p,p’-DDT 78.63±1.26%，o,p’-DDT 74.50±1.56%，p,p’-DDD 100%，p,p’-DDE 65.30±0.88%，o,p’-DDE 75.66±0.93%。洗脱液成本约2000元人民币/吨土。

实施例5：对于有机氯农药总浓度大于15000ppm且小于20000ppm污染土壤

污染土壤采自河北省石家庄某关闭农药生产场地，采集土壤表层0-50cm处，土壤有机质含量5.27%，pH值6.16，阳离子交换量22cmol/kg，土壤颗粒小于2μm粒径占25.56%，2-50μm粒径占61.45%，大于50μm占12.99%，目标污染物为有机氯农药类DDTs，其污染物总浓度为18280.12±231.01mg kg^-1，其五种同系物的浓度分别为p,p’-DDT 1488.53±56.63 mg kg^-1，o,p’-DDT 10414.80±168.84 mg kg^-1，p,p’-DDD 14.25±0.66 mg kg^-1，p,p’-DDE 2660.37±65.67 mg kg^-1，o,p’-DDE 3702.17±87.83 mg kg^-1。洗脱前，先将污染土壤风干过筛，去除土壤中粒径较大的石块、植物根系等不易破碎的物质，再取粒径小于2毫米的土壤颗粒倾倒入搅拌器中，之后加入相当于土壤2倍体积的洗脱液，其洗脱液成分按体积比由10%工业级石油醚、10%正丙醇和、80%体积浓度为20%的双氧水组成；接着对土壤悬液体系进行持续搅拌连续工作3小时，同时加热温控至50℃，最后对土壤悬液静置分层，脱水，洗脱土壤监测结果显示其中污染物总含量为3881.80±90.31mg kg^-1，总去除率为78.77±0.38%，五种同系物的去除率分别为p,p’-DDT 78.23±1.55%，o,p’-DDT 78.91±0.32%，p,p’-DDD 100%，p,p’-DDE 78.99±0.29%，o,p’-DDE 78.30±0.87%。洗脱液成本约2500元人民币/吨土，具有广泛的应用前景。

Claims

1.一种用于有机氯农药污染土壤的洗脱液，其特征在于该洗脱液包括5%~10%v/v沸程为60-90℃的石油醚、10%v/v正丙醇，余量为水。

2.根据权利要求1所述的一种用于有机氯农药污染土壤的洗脱液，其特征在于所述水中含有体积浓度不超过20％的双氧水。

3.利用权利要求1或2所述洗脱液修复有机氯农药污染土壤的方法，其特征在于修复步骤为：a. 对污染土壤进行筛分，将粒径小于2毫米的土粒置于搅拌器内，搅拌器的容积与土壤体积比不小于3.5；b. 向搅拌器内加入相当于土壤2倍体积的洗脱液并加热搅拌，加热温度为50℃；搅拌1~3小时；c. 停止搅拌并静置，将搅拌器中上层液体分离，而对下层土壤悬液体系以板框压滤实现土水分离完成洗脱修复。