CN104108765A

CN104108765A - 一种重金属污染农田的修复方法

Info

Publication number: CN104108765A
Application number: CN201410335461.4A
Authority: CN
Inventors: 王海波; 王中元; 王卫星; 胡磊
Original assignee: ZHUHAI GUOJIA NEW MATERIAL Co Ltd
Current assignee: ZHUHAI GUOJIA NEW MATERIAL Co Ltd
Priority date: 2014-07-15
Filing date: 2014-07-15
Publication date: 2014-10-22
Anticipated expiration: 2034-07-15
Also published as: CN104108765B

Abstract

本发明公开了一种重金属污染农田的修复方法，本发明对重金属污染农田进行土壤、水的双重修复，并使用具有在线监测功能的凝胶移除重金属设备进行修复处理，修复工艺简单易行，减少了人工操作，修复效果显著。该方法快速高效，且降低了修复材料凝胶囊材的用量，大大节约了修复成本。本发明修复过程在移除重金属设备内进行，不存在二次污染。本发明重金属污染土壤的修复方法为一种高效、经济、环保的修复技术，适于现场应用。

Description

一种重金属污染农田的修复方法

技术领域

本发明属于重金属处理技术领域，特别涉及一种重金属污染农田的修复方法——土壤、水的双重修复方法。

背景技术

土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一，也是人类生态环境的重要组成部分。随着工矿业的迅速发展，土壤重金属污染已日益严重，污染土壤中的重金属主要有汞、镉、铅、铜、铬、砷、镍、铁、锰、锌等。土壤重金属污染主要来自长期进行污水灌溉和污泥施用，由施用含有铅、汞、镉、砷等的农药和不合理地施用化肥，使用农用塑料薄膜，以及工业生产、汽车尾气排放、汽车轮胎磨损产生的大量含重金属的有害气体和粉尘等造成。它具有隐蔽性、长期性和不可逆性的特点。土壤中有害重金属积累到一定程度，不仅会导致土壤退化，农作物产量和品质下降，而且还可以通过径流、淋失作用污染地表水和地下水，恶化水文环境，并可能直接毒害植物或通过食物链途径危害人体健康，如日本20世纪初发生的“骨痛病”就是因食用含镉大米所致。长期食用镉污染（大于1mg/kg）米，除患“骨痛病”外，轻者也会引起高血压、钠阻留以及酶系统、生育能力受影响。因此重金属污染土壤的修复治理已成为大家十分关注的问题。

土壤重金属污染治理已有多种方法，主要分为物理、化学、生物方法，但各有优缺点。基于这种情况，研究目前土壤重金属污染修复的方法对未来重金属修复方法发展的方向具有较大的意义。物理方法包括排、换土等工程措施，该法效果显著、稳定，但工程投资大、易破坏土壤结构，并且高浓度污染水平的土壤，易增加对操作者的潜在危害；生物法是利用植物、微生物或动物自身特性来去除土壤中的重金属。目前，有关生物修复方法的研究报道较多，尤其是植物修复。但是，对于大面积轻度污染土壤，采用植物修复所需时间较长；对于突发性土壤重金属污染，高浓度污染水平不利于植物生长，因此效果不理想。化学法因简单易行、效果显著而得到广泛应用，但是化学法也存在二次污染、土壤质量下降等问题。且大部分土壤修复的方法尚处于实验室实验和模拟试验阶段，能够现场应用的成熟方法很少。因此，重金属污染土壤修复的首要任务是寻找一种高效、经济、绿色修复技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种重金属污染土壤的修复方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种重金属污染农田的修复方法，包括以下步骤：

(1) 重金属污染农田水的处理：

收集农田地表水、地下水，输送至具有在线监测功能的凝胶移除重金属设备的反应器中；向反应器中输入凝胶囊材，开启搅拌器，进行吸附反应，并实时测定收集水中重金属的含量，待水中重金属含量达标后，排出；

(2) 重金属污染农田表层土的处理：

取1～10cm的表层土壤，晾干，粉碎至粒径小于2mm后，加入（1）中处理过的收集水，制成泥浆；

将泥浆输送至具有在线监测功能的凝胶移除重金属设备的反应器中；向反应器中输入凝胶囊材，开启搅拌器，进行吸附反应，并实时测定泥浆中重金属的含量，待重金属含量达标后排放泥浆，脱水，完成修复。

优选的，步骤（1），输入凝胶囊材前，调节水的pH值为5～6。

优选的，步骤（2），加入（1）中处理过的收集水，制成泥浆，使其含水率大于90wt%。

优选的，步骤（2），输入凝胶囊材前，调节泥浆的pH值为5～6。

上述凝胶囊材的制备方法如下：

(1) 称取20质量份的氢氧化钠，加水配制成2mol/L的碱液，加入30质量份的丙烯酸搅拌混匀；

(2) 再依次加入45质量份的双丙烯酰胺和0.02质量份的过硫酸铵，搅拌反应40min，得到聚合液A；

(3) 向聚合液A中加入38质量份的硅藻土、10质量份的壳聚糖及30质量份的膨润土，搅拌混匀，置于80℃聚合反应40min，干燥，研磨，得到凝胶囊材。

优选的，所述凝胶囊材的再生方法如下：

通过水循环管向反应器注水冲洗凝胶囊材，然后通过解吸液循环管向反应器注入解吸液，解吸液在反应器中停留1～4h完成解吸，然后回流至解吸液储液罐中；再次注水冲洗凝胶囊材，即可再生利用。

优选的，解吸液成分为：柠檬酸 0.05～1mol/L、EDTA 0.05～1mol/L、草酸 0.5～1.5mol/L、酒石酸 0.1～1.5mol/L。

优选的，解吸液成分为：柠檬酸 0.2mol/L、EDTA 0.1mol/L、草酸 0.8mol/L、酒石酸 0.4mol/L。

本发明的有益效果是：

本发明对重金属污染农田进行土壤、水的双重修复，并使用具有在线监测功能的凝胶移除重金属设备进行修复处理，修复工艺简单易行，减少了人工操作，修复效果显著。

采用本发明方法快速高效，且降低了修复材料凝胶囊材的用量，大大节约了修复成本。

本发明修复过程在移除重金属设备内进行，不存在二次污染。本发明重金属污染土壤的修复方法为一种高效、经济、环保的修复技术，适于现场应用。

本发明方法应用范围广，可用于稻田、蔬菜、玉米等重金属污染田地的修复。

具体实施方式

一种重金属污染农田的修复方法，包括以下步骤：

(1) 重金属污染农田水的处理：

(2) 重金属污染农田表层土的处理：

本发明所用具有在线监测功能的凝胶移除重金属设备参见实用新型专利“实用新型名称：具有在线监测功能的凝胶移除重金属设备，专利号ZL 201320641277.3，申请日2013年10月17日”。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明内容。

实施例1

凝胶囊材的制备方法如下：

(3) 向聚合液A中加入38质量份的硅藻土、10质量份的壳聚糖及30质量份的膨润土，搅拌混匀，置于80℃聚合反应40min、干燥，研磨，得到凝胶囊材。

实施例2

重金属污染土壤的修复：

某稻田污染土壤，检测其重金属含量为：汞 0.62mg/kg，铜 31.6mg/kg，锌 195 mg/kg，镍35.6mg/kg，铅11000mg/kg，镉0.35mg/kg，总铬60.9mg/kg。

(1) 重金属污染农田水的处理：

收集农田地表水、地下水1000kg，输送至具有在线监测功能的凝胶移除重金属设备的反应器中，调节pH值为5～6；向反应器中输入凝胶囊材4kg，开启搅拌器，进行吸附反应，并实时测定收集水中重金属的含量，待水中重金属含量达标（GB18918-2002）后，排出；

(2) 重金属污染农田表层土的处理：

取1～10cm的表层土壤100kg，晾干，粉碎至粒径小于2mm后，加入（1）中处理过的收集水，制成泥浆，使其含水率大于90wt%；

将泥浆输送至具有在线监测功能的凝胶移除重金属设备的反应器中，调节泥浆的pH值为5～6；向反应器中输入凝胶囊材4kg，开启搅拌器，进行吸附反应，并实时测定泥浆中重金属的含量，待重金属含量达标（土壤环境质量标准GB15618-1995二级）后排放泥浆，脱水，完成修复。

(3) 凝胶囊材的再生：

通过水循环管向反应器注水冲洗凝胶囊材，然后通过解吸液循环管向反应器注入解吸液（柠檬酸 0.2mol/L、EDTA 0.1mol/L、草酸 0.8mol/L、酒石酸 0.4mol/L），解吸液在反应器中停留1h完成解吸，然后回流至解吸液储液罐中；再次注水冲洗凝胶囊材，即可再生利用。

实施例3

重金属污染土壤的修复：

某玉米农田污染土壤，检测其重金属含量为：汞 0.36mg/kg，铜 70.9mg/kg，锌 123 mg/kg，镍79.9mg/kg，铅32.1mg/kg，镉1.35mg/kg，总铬153.9mg/kg。

(1) 重金属污染农田水的处理：

(2) 重金属污染农田表层土的处理：

(3) 凝胶囊材的再生：

通过水循环管向反应器注水冲洗凝胶囊材，然后通过解吸液循环管向反应器注入解吸液（柠檬酸 1mol/L、EDTA 0.05mol/L、草酸 0.5mol/L、酒石酸 1.5mol/L），解吸液在反应器中停留2h完成解吸，然后回流至解吸液储液罐中；再次注水冲洗凝胶囊材，即可再生利用。

实施例4

重金属污染土壤的修复：

某稻田污染土壤，检测其重金属含量为：汞 0.25mg/kg，铜 654.5mg/kg，锌 230 mg/kg，镍23.5mg/kg，铅203.1mg/kg，镉0.43mg/kg，总铬130.7mg/kg。

(1) 重金属污染农田水的处理：

收集农田地表水、地下水2000kg，输送至具有在线监测功能的凝胶移除重金属设备的反应器中，调节pH值为5～6；向反应器中输入凝胶囊材8kg，开启搅拌器，进行吸附反应，并实时测定收集水中重金属的含量，待水中重金属含量达标（GB18918-2002）后，排出。

(2) 重金属污染农田表层土的处理：

取1～10cm的表层土壤200kg，晾干，粉碎至粒径小于2mm后，加入（1）中处理过的收集水，制成泥浆，使其含水率大于90wt%；

将泥浆输送至具有在线监测功能的凝胶移除重金属设备的反应器中，调节泥浆的pH值为5～6；向反应器中输入凝胶囊材8kg，开启搅拌器，进行吸附反应，并实时测定泥浆中重金属的含量，待重金属含量达标（土壤环境质量标准GB15618-1995二级）后排放泥浆，脱水，完成修复。

(3) 凝胶囊材的再生：

通过水循环管向反应器注水冲洗凝胶囊材，然后通过解吸液循环管向反应器注入解吸液（柠檬酸 0.05mol/L、EDTA 1mol/L、草酸 1.5mol/L、酒石酸 0.1mol/L），解吸液在反应器中停留4h完成解吸，然后回流至解吸液储液罐中；再次注水冲洗凝胶囊材，即可再生利用。

Claims

1.一种重金属污染农田的修复方法，包括以下步骤：

（1）重金属污染农田水的处理：

（2）重金属污染农田表层土的处理：

2.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于：步骤（1），输入凝胶囊材前，调节水的pH值为5～6。

3.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于：步骤（2），加入（1）中处理过的收集水，制成泥浆，使其含水率大于90wt%。

4.根据权利要求1或3所述的修复方法，其特征在于：步骤（2），输入凝胶囊材前，调节泥浆的pH值为5～6。

5.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于：所述凝胶囊材的制备方法如下：

（1）称取20质量份的氢氧化钠，加水配制成2mol/L的碱液，加入30质量份的丙烯酸搅拌混匀；

（2）再依次加入45质量份的双丙烯酰胺和0.02质量份的过硫酸铵，搅拌反应40min，得到聚合液A；

（3）向聚合液A中加入38质量份的硅藻土、10质量份的壳聚糖及30质量份的膨润土，搅拌混匀，置于80℃聚合反应40min，干燥，研磨，得到凝胶囊材。

6.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于：所述凝胶囊材的再生方法如下：

7.根据权利要求6所述的修复方法，其特征在于：解吸液成分为：柠檬酸 0.05～1mol/L、EDTA 0.05～1mol/L、草酸 0.5～1.5mol/L、酒石酸 0.1～1.5mol/L。

8.根据权利要求7所述的修复方法，其特征在于：解吸液成分为：柠檬酸 0.2mol/L、EDTA 0.1mol/L、草酸 0.8mol/L、酒石酸 0.4mol/L。