CN103555338B - 表面活性剂与螯合剂联合处理铅锌污染的方法及其淋洗剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于去除土壤中重金属Pb、Zn的化学淋洗剂，其含有Na2-EDTA和皂素两种有效成分，优选的Na2-EDTA的浓度为0.04mol/L，皂素的浓度为1%，pH为4。本发明所述化学淋洗剂具有配制简单、对重金属尤其是Pb、Zn效果显著、对土壤环境风险小等特点。

Description

表面活性剂与螯合剂联合处理铅锌污染的方法及其淋洗剂
技术领域
本发明涉及环境保护领域，具体涉及污染土壤的处理，更具体来说涉及一种铅锌污染场地的生物表面活性剂与螯合剂联合修复。
背景技术
近年来，随着城市化进程的加速，许多原来位于城区的污染企业从城市中心迁出，产生了大量污染场地（又称为“棕地”）。美国约存在294000个污染场地，根据《中国环境年鉴》(2002～2009年)统计，2001～2008年，我国关停并转迁企业数由6611迅速增加到22488个，增速为1984个/a，总数达到10万以上，仅2007年就约有2.5万个。这些关停并转迁企业产生了大量的污染场地，这些污染场地的存在带来了双重问题：一方面是环境和健康风险；另一方面是阻碍了城市建设和地方经济的发展。对污染场地的管理已成为环境保护和城市土地安全再利用的重要手段。美国NPL（国家优先场地或超级基金）场地的统计显示，NPL场地重金属污染物出现频率为60%，土壤在污染介质出现频率为79.6%，加上重金属毒性强、不可降解，因此，对土壤重金属污染场地的修复已成为我国热点研究的课题。
化学淋洗修复技术是一种利用一些萃取/淋洗剂的水溶液，通过化学和物理的方法，将污染物质从土壤颗粒分离或解吸到萃取/淋洗液中而去除的技术。该技术被认为是当前所有重金属污染土壤修复技术中最快速和有效的方法，城市中污染场地因人口密度大，急于开发，因此，对修复效果和修复周期有较强的要求，化学淋洗技术其特别适用于城市中重金属污染场地的修复。
当前对于重金属污染场地的研究并没有针对性，事实上，城市中污染场地的前生基本都为有重金属排放的企业，在生产过程中，重金属通过跑、冒、滴、漏进入土壤使土壤中重金属超标。然而每个企业都有其特征污染物，即其遗留的污染场地一般表现为其一种或几种特征重金属污染物严重超标，其余重金属尚在可接受范围之内。研究表明，化学淋洗剂对土壤中重金属有一定的选择性和专一性，因此对于不同重金属超标土壤选择不同的淋洗剂可以达到使用更低浓度淋洗剂得到更好效果的目的。工业生产中，各种形式的铅和锌经常被企业同时使用并排放，因此，重金属污染场地中存在大量以铅锌为特征重金属的场地。
Na2-EDTA为螯合剂，是传统的重金属淋洗剂，皂素为生物表面活性剂，生物表面活性剂主要应用于医药、石油领域，在修复土壤中重金属方面近几年才兴起，鲜有研究。其二者的联合使用及其联合机理尚未见报道。
发明内容
本发明细化重金属污染场地化学淋洗修复淋洗剂的选择，提供一种尤其对铅锌污染场地适用的淋洗剂，尤其在同时去除铅和锌方面具有很好的效果。
本发明的技术方案是提供一种对污染场地土壤中铅锌有较好修复效果的化学淋洗剂，包含Na2-EDTA和皂素两种作为有效成分。
上述的化学淋洗剂配制后Na2-EDTA为0.02至0.10mol/L，皂素的质量分数为0.5-5%。
优选地，所述的化学淋洗剂配制后Na2-EDTA为0.04mol/L，皂素的质量分数为4%。
优选地，所述的化学淋洗剂，配制后化学淋洗剂的pH值为3-6，优选为4。
所述的化学淋洗剂，配制后化学淋洗剂的pH值采用硝酸调节pH值。
优选地，所述的化学淋洗剂，在使用时土壤与化学淋洗剂固液比为1Kg：1-50L，优选为：1Kg：10L。
由Na2-EDTA和皂素并使用硝酸调节pH配置而成，经试验发现当各组分如以下浓度时为最优配比：Na2-EDTA的浓度为0.04mol/L，皂素的浓度为1%，使用硝酸调节淋洗液pH至4。
在实际应用中，先修建适当大小的搅拌池，将污染严重的土壤挖出去除大石块、树根的杂物，转移至池内，再按1Kg：1-50L优选为1Kg：10L比例加入淋洗液进行搅拌，5小时后停止搅动澄清，采用滗水器将水抽出，土经挖车挖出后适当晾晒即得修复后的土壤，对修复后的土壤中重金属进行检测，达标则土壤转为他用，因各种原因不能一次达标可再重复淋洗一次。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明采用生物表面活性剂与螯合剂相结合的方式，生物表面活性剂不仅可以土壤中离金属离子络合；而且可降低界面张力使土壤中重金属离子与淋洗剂有更好的接触，两种组分表现出很好的协同作用，降低了淋洗剂各的组分的浓度。
2、本发明的淋洗剂对土壤铅锌修复有非常好的效果，对其他重金属也有一定的去除作用，特别适合铅锌严重超标的污染土壤。
3、本发明的淋洗剂由于皂素与螯合剂有很好的协同作用，大大降低螯合剂的浓度，皂素在土壤中易降解，较普通淋洗剂有较低的环境风险。
具体实施方式：
制备实施例：化学淋洗剂的配置
（1）2%稀硝酸的配置：按量移取浓硝酸于适量水中，并加水稀释定容。
（2）Na2-EDTA皂素混合液的配置：按量秤取Na2-EDTA·2H2O溶于适量水中，然后按量秤取皂素（含量90%）溶于适量水中，将皂素溶液倒入Na2-EDTA溶液中，搅动使之混合均匀，加水定容。
（3）调节pH：将2%稀硝酸缓慢加入Na2-EDTA皂素混合液中，并迅速搅动，至溶液pH为4，所得溶液即为本发明化学淋洗液。
实验实施例：
使用方法：采集污染土壤去除石块、杂草等杂物，置于搅拌机中，按液固比10L：1Kg加入淋洗剂，常温下以180转/分钟的速度搅拌5小时，搅拌后澄清1小时，弃去上层淋洗液即得修复后的土壤。
实验效果：采集广州某厂重金属污染土壤，土壤重金属本地含量Pb含量：1035.0mg/kg；Zn含量：837.0mg/kg。经上述方法修复后，对土壤中Pb和Zn的去除率分别为68.95%和60.28%。处理后的土壤均达到土壤质量三级标准（GB15618-1995）。
表1不同浓度下土壤中Pb和Zn的去除效果
Na2-EDTA浓度 皂素的浓度 处理后后Pb的含量 Pb去除率 处理后后Zn的含量 Zn去除率
0.02 0.5% 730.19 29.45% 738.47 28.65%
0.02 1% 554.97 46.38% 625.35 39.58%
0.02 2% 504.25 51.28% 569.25 45.00%
0.02 3% 495.25 52.15% 555.59 46.32%
0.02 4% 493.07 52.36% 547.31 47.12%
0.02 5% 461.09 55.45% 504.56 51.25%
0.04 0.5% 594.09 42.60% 639.11 38.25%
0.04 1% 358.11 65.40% 474.03 54.20%
0.04 2% 338.96 67.25% 430.97 58.36%
0.04 3% 329.96 68.12% 423.11 59.12%
0.04 4% 321.37 68.95% 411.10 60.28%

Claims (1)

1.一种化学淋洗剂用于去除土壤中重金属铅的应用，其特征在于：
将铅污染的土壤挖出并转移至搅拌池中，加入所述化学淋洗剂，充分搅拌，停止搅动后至澄清，将水抽出，晾晒处理过的土壤即得修复后的土壤；
所述化学淋洗剂包含Na2-EDTA和皂素两种作为有效成分，具体为含有Na2-EDTA浓度为0.04mol/L，皂素按总重量的百分比浓度为4%，并且其制备方法：
（1）2%稀硝酸的配置：按量移取浓硝酸于适量水中，并加水稀释定容；
（2）Na2-EDTA皂素混合液的配置：按量秤取Na2-EDTA·2H2O溶于适量水中，然后按量秤取含量为90%的皂素溶于适量水中，将皂素溶液倒入Na2-EDTA溶液中，搅动使之混合均匀，加水定容；
（3）调节pH：将2%稀硝酸缓慢加入Na2-EDTA皂素混合液中，并迅速搅动，至溶液pH为4，所得溶液即为所述的化学淋洗液；
其中，在使用时土壤与化学淋洗剂固液比为：1Kg：10L。
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