CN104056849A - 一种吸附处理土壤中重金属镉的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种吸附处理土壤重金属镉的方法，先制备海藻酸钙-聚丙烯酸钠微球，然后将海藻酸钙-聚丙烯酸钠微球和镉污染土壤按照每1kg土壤湿重加入0.4～1.5kg微球的比例混合，并充分搅拌，微球在土壤中吸附12～48h后，将土壤和微球的混合物通过20目筛进行分离，吸附有重金属镉的微球进行回收处理，吸附治理后的土壤进行回填。经该方法处理后，污染土壤中的重金属镉去除率达83％。该方法见效快，操作简便，处理成本低廉，无二次污染，为土壤重金属阻控提供了全新的技术选择。

Description

一种吸附处理土壤中重金属镉的方法

技术领域

本发明涉及一种吸附处理土壤中重金属镉的方法，适用于各类重金属镉污染土壤的修复，属于污染生态修复领域。

背景技术

金属镉是冶金、金属加工、电镀、制革、油漆、颜料等行业常用的基本原料，在上述行业的生存过程中会产生大量的含镉废气、废水和废渣，这些废物中的绝大部分在环境中迁移后，最终沉积到土壤中，破坏土壤结构，造成严重的土壤污染问题。张小敏，张秀英，钟太洋和江洪在环境科学期刊上发表了题为《中国农田土壤重金属富集状况及其空间分布研究》，2014年第35卷第2期，第692-702页，该文献报道了我国除台湾、香港、澳门和海南省除外的直辖市、省和自治区等行政区土壤中镉、镉、铜、铅、锌等重金属的背景值，重金属镉在土壤中的含量仅次于锌的含量，除福建省土壤中的镉含量略低，为14.0mg/kg土壤，其余行政区的镉含量在41.4～95.9mg/kg土壤不等。镉作为一种广泛存在于土壤中的重金属，无论六价镉还是三价镉，在过量摄入的情况下，均对人体有致畸致癌作用。世界各国普遍将镉列为重点防治对象。

现阶段，化学还原法，化学清洗法，电修复法等是常见的镉污染土壤的物理化学修复方法。其中，化学还原法是利用铁屑、硫酸亚铁或其他还原剂将土壤中有毒的六价镉还原为三价镉，该方法的局限在于无法对土壤颗粒内部的六价镉进行还原；化学清洗法是利用水力压头清洗将镉从土壤中洗脱，再对含镉清洗液进行处理，由于清洗过程中往往需要加入其他化学试剂从而易造成二次污染；电修复法主要是在镉污染土壤两端加上低压直流电场，利用电场的迁移力，将镉迁移至电极附近，实现对镉从土壤的分离，该方法受土壤pH影响较大，存在一定局限性。生物修复主要是指植物固定、植物萃取、植物挥发以及微生物修复等方法。此类方法的修复周期长，并存在对地力要求高和对污染浓度敏感等缺陷。因此，十分有必要研究和开发新型高效、环境友好、成本低廉的土壤中重金属镉阻控技术手段，这对于降低镉对生态环境和生物体健康风险具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术不足，提供一种吸附处理土壤重金属镉的方法，该方法从根本上解决了现有重金属污染土壤治理技术存在的治理成本高、工程量大、易造成二次污染和治理周期长等不足，具有环境友好、工艺流程简单、修复成本低廉等特点，能够为以镉为代表污染物污染的土壤修复提供新的技术支持。

本发明的具体技术方案如下：

一种吸附处理土壤中重金属镉的方法，所述方法为：将海藻酸钠和聚丙烯酸钠溶于去离子水中，配制成海藻酸钠-聚丙烯酸钠混合溶液，其中海藻酸钠和聚丙烯酸钠所占的质量分数分别为5％和10％，将海藻酸钠-聚丙烯酸钠混合溶液转移至与注射器泵连接的注射器中，通过注射器将海藻酸钠-聚丙烯酸钠混合溶液滴加至质量分数10％的氯化钙溶液中，制备所得的微球过滤、洗涤、干燥，制得海藻酸钙-聚丙烯酸钠微球；

将制备所得海藻酸钙-聚丙烯酸钠微球与镉污染土壤按照每1kg土壤湿重加入0.4～1.5kg微球的比例混合，并充分搅拌混匀，使微球在土壤中均匀分布，微球与土壤中的重金属镉充分接触并对其进行吸附固定，微球在土壤中吸附12～48h后，将土壤和微球的混合物通过20目筛分离，吸附有重金属镉的微球进行回收处理，吸附治理后的土壤进行回填。

本发明所制得的海藻酸钙-聚丙烯酸钠微球为规则球状，粒径约为500μm。

本发明的有益效果体现在：

(1)本发明提供的方法工艺流程简单，易于实现和操作，方法见效快速且效果持久，可以从根本上实现对以镉为代表污染物污染土壤的修复。吸附有重金属镉的微球可回收利用，无二次污染。本发明实施例数据表明，利用本发明的方法处理镉污染土壤，能够获得良好的镉去除率，达83％。

(2)本发明中所用的海藻酸钙-聚丙烯酸钠微球，其制备原材料为海藻酸钠、聚丙烯酸钠、氯化钙和去离子水，均不会对环境造成污染；制备所得的海藻酸钙-聚丙烯酸钠微球的pH值为7～8，不会对土壤结构造成破坏；此外，在制备该海藻酸钙-聚丙烯酸钠微球所需成本低，制备效率高。

(3)本发明提供的方法适用于各种不同类型的重金属镉污染土壤的修复，应用范围广。

附图说明

图1是本发明的吸附处理土壤中重金属镉的方法的工艺流程示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

实施例1

将海藻酸钠和聚丙烯酸钠粉末于30～50℃水浴中溶于去离子水，配制成海藻酸钠-聚丙烯酸钠混合溶液，所述的海藻酸钠-聚丙烯酸钠混合溶液中海藻酸钠和聚丙烯酸钠所占的质量分数分别为5％和10％，去离子水占混合溶液质量的85％。接着，将氯化钙溶于去离子水中，配制成质量分数10％的氯化钙溶液。将海藻酸钠-聚丙烯酸钠混合溶液转移至注射器中，通过注射器将海藻酸钠-聚丙烯酸钠混合溶液逐滴加入氯化钙溶液中。制备所得微球过滤、去离子水洗涤后于105℃烘箱中烘干，制得海藻酸钙-聚丙烯酸钠微球。随后，将制备所得的海藻酸钙-聚丙烯酸钠微球和镉污染土壤按照0.4kg微球/kg土壤(湿重)的比例混合并充分搅拌，使微球在污染土壤中均匀分布，微球与土壤中的重金属镉充分接触并对其进行吸附固定。微球在土壤中吸附24h后，将土壤和微球混合物通过20目不锈钢筛进行分离，吸附有重金属镉的微球进行回收，测定处理前土壤中镉的平均含量为24.2mg/kg，处理后的土壤中镉含量为4.1mg/kg，结果表明，利用本发明的方法能够获得良好的镉去除率，达到83％。吸附处理后的土壤进行回填。

实施例2

将海藻酸钠和聚丙烯酸钠粉末于30～50℃水浴中溶于去离子水，配制成海藻酸钠-聚丙烯酸钠混合溶液，所述的海藻酸钠-聚丙烯酸钠混合溶液中海藻酸钠和聚丙烯酸钠所占的质量分数分别为5％和10％，去离子水占混合溶液质量的85％。接着，将氯化钙溶于去离子水中，配制成质量分数10％的氯化钙溶液。将海藻酸钠-聚丙烯酸钠混合溶液转移至注射器中，通过注射器将海藻酸钠-聚丙烯酸钠混合溶液逐滴加入氯化钙溶液中。制备所得微球过滤、去离子水洗涤后于105℃烘箱中烘干，制得海藻酸钙-聚丙烯酸钠微球。随后，将制备所得的海藻酸钙-聚丙烯酸钠微球和镉污染土壤按照1kg微球/kg土壤(湿重)的比例混合并充分搅拌，使微球在污染土壤中均匀分布，微球与土壤中的重金属镉充分接触并对其进行吸附固定。微球在土壤中吸附24h后，将土壤和微球混合物通过20目不锈钢筛进行分离，吸附有重金属镉的微球进行回收，测定处理前土壤中镉的平均含量为25.5mg/kg，处理后的土壤中镉含量为4.6mg/kg，结果表明，利用本发明的方法能够获得良好的镉去除率，达到82％。吸附处理后的土壤进行回填。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举,本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式,本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (1)

1.一种吸附处理土壤中重金属镉的方法，其特征在于所述方法为：将海藻酸钠和聚丙烯酸钠溶于去离子水中，配制成海藻酸钠-聚丙烯酸钠混合溶液，其中海藻酸钠和聚丙烯酸钠所占的质量分数分别为5％和10％，将海藻酸钠-聚丙烯酸钠混合溶液转移至与注射器泵连接的注射器中，通过注射器将海藻酸钠-聚丙烯酸钠混合溶液滴加至质量分数10％的氯化钙溶液中，制备所得的微球过滤、洗涤、干燥，制得海藻酸钙-聚丙烯酸钠微球；

将制备所得海藻酸钙-聚丙烯酸钠微球与镉污染土壤按照每1kg土壤湿重加入0.4～1.5kg微球的比例混合，并充分搅拌混匀，微球在土壤中吸附12～48h后，将土壤和微球的混合物通过20目筛分离，吸附有重金属镉的微球进行回收处理，吸附治理后的土壤进行回填。