CN104324935A - 一种利用生物质材料分别淋洗去除污染土壤中镧和铈的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及环境中污染土壤的修复技术领域，尤其涉及的是一种利用生物质材料分别淋洗去除污染土壤中镧和铈的方法。该方法包括以下几个步骤：将胡桃皮用自来水洗净，再用蒸馏水润洗，放于自然通风处风干至衡重，用粉碎机将其磨碎过1mm筛，然后加入硫酸铵溶液，于室温下振荡混合液并静置后过滤，制得胡桃皮淋洗剂；将胡桃皮淋洗剂加入镧和铈的污染土壤中，用硫酸和氨水调节pH值为后振荡、过滤并收集滤液，使土液分离，完成淋洗过程。本发明快捷简易，对镧和铈污染土壤的淋洗效果明显，使淋洗后的土壤中镧和铈的含量符合国家土壤环境标准，淋洗液残留的镧和铈可通过生物吸附等方进行回收，淋洗液可达国家排放标准，不会对环境造成二次污染。
Description
技术领域
本发明涉及环境中污染土壤的修复技术领域，尤其涉及的是一种利用生物
质材料分别淋洗去除污染土壤中镧和铈的方法。
背景技术
土壤是人类赖以生存的自然环境和农业生产的重要资源。在许多发达国家和发展中国家都面临着土壤污染严重阻碍农业生产的问题。人类活动导致的土壤污染是当前全球迫切需要解决的重要环境问题之一。近年来，随着工业化发展的加快和城市化进程的不断扩张，土壤中稀土元素的污染问题日益严重。由于稀土在冶金、石油、化工、纺织和农业等领域的过度使用以及稀土矿的不合理开采和冶炼，稀土元素、重金属等污染物质大量迁移至土壤和水体中。稀土元素的过量累积不仅会破坏生物的多样性，造成农田的绝收，还会通过食物链蓄积在人类的肝脏组织中，具有一定的毒副作用。目前，尽管稀土元素已成为重金属在植物营养和环境毒理学研究中的一个重要分支，但对于稀土元素尤其是镧和铈污染土壤的修复研究较少，因此，如何有效地对土壤中镧和铈进行清除修复成为了全世界亟待解决的问题。
修复污染土壤的主要措施有：物理修复、生物修复、化学修复。化学修复法以其速度快，效果好，操作性强等优点已被广泛运用到修复过程中。现目前用于土壤化学修复的主要淋洗剂有无机淋洗剂、表面活性剂、天然络合剂和人工络合剂等，但都存在二次污染、生物降解性差、成本较高等问题。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。研发新的修复污染土壤的方法具有比较实际的意义。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种便捷简易，对镧和铈污染土壤的淋洗效果明显，使淋洗后的土壤中镧和铈的含量符合国家土壤环境标准，淋洗液残留的镧和铈可通过生物吸附等方法进行回收，淋洗液可
达国家排放标准，不会对环境造成二次污染的一种利用生物质材料分别淋洗去除污染土壤中镧和铈的方法。
本发明的具体技术方案为：
一种利用生物质材料分别淋洗去除污染土壤中镧和铈的方法，该方法包括以下步骤：
（1）生物质材料淋洗剂的配制
将生物质材料胡桃皮或接骨草用自来水洗净，再用蒸馏水润洗，放于自然通风处风干至衡重，用粉碎机将其磨碎过1mm筛；置在自然通风处风干至衡重量，再用粉碎机磨碎过1mm筛，得到其粉末。加入浓度为0.04M的硫酸铵溶液，于室温下振荡混合液6h并静置放置5h后过滤，分别制得胡桃皮或接骨草淋洗剂，即为生物质材料淋洗剂。
（2）污染土壤的淋洗
将步骤（1）中得到的胡桃皮或接骨草淋洗剂分别加入镧和铈污染土壤中，用硫酸和氨水调节pH值为4.5±0.1后振荡、离心、过滤并收集滤液，使土液分离，完成淋洗过程。
所述的方法，其生物质材料淋洗剂浓度为5-30g/L，硫酸铵浓度为0.04M，混合液振荡速率为150r/min。
镧和铈的污染土壤中镧和铈的浓度均为500-600mg/kg的农田水稻土；加入的淋洗剂为100-200ml，所用的污染土壤的质量为10g。
振荡淋洗的速率为200r/min，时间是4h；离心速率为3000r/min，时间是10min。
本发明的积极效果体现在：
（一）选用胡桃皮或接骨草作为淋洗材料，具有低价易得、操作简单、减少二次污染、环境友好等优点，实现了废弃物的资源再利用以及镧和铈污染土壤的高效修复，具有良好的推广效益。
（二）本发明的淋洗过程操作便捷简易，对镧和铈污染土壤的淋洗效果明显。
（三）本发明分别针对镧和铈的污染土壤，通过室内研究试验表明：硫酸铵结合接骨草相对于硫酸铵本身分别对污染土壤中镧和铈的去除能力提升较大，但胡桃皮的淋洗效果则更为显著。尤其是0.04M硫酸铵+30g/L胡桃皮淋洗剂处理淋洗去除土壤中镧的效率在本实验中可达到46.83%，去除土壤中铈的效率在本实验中可达到49.94%，
（四）本发明淋洗后的土壤中镧和铈的含量符合国家土壤环境标准，淋洗液残留的镧和铈可通过生物吸附等方法进行回收，淋洗液可达国家排放标准，不会对环境造成二次污染。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明，但不限制本发明的范围。
实施例1：
1. 污染土壤淋洗剂的配制
（1）胡桃皮、接骨草、柚子皮和荠菜粉末的配制
将胡桃皮、接骨草、柚子皮和荠菜分别用自来水洗净，再用蒸馏水润洗，放于自然通风处风干至衡重，用粉碎机磨碎并过1mm 筛，分别制得粉末。
（2）0.04M硫酸铵溶液的配制
称取10.57g硫酸铵并用蒸馏水溶解、定容到2L容量瓶，即制得0.04M的硫酸铵溶液，共需该溶液14L，为浸提生物质材料和硫酸铵的对照试验做准备。
（3）0.04M硫酸铵+5g/L生物质材料淋洗剂的配制
取上述已配备好的0.04M的硫酸铵溶液1000ml，加入5g核桃皮粉末，以150r/min的转速振荡6h并静置浸提5h后过滤，使得胡桃皮粉末和硫酸铵溶液充分接触混合。制得溶液硫酸铵浓度为0.04M，胡桃皮浓度为5g/L的淋洗剂。0.04M硫酸铵+5g/L接骨草淋洗剂、0.04M硫酸铵+5g/L柚子皮淋洗剂和0.04M硫酸铵+5g/L荠菜淋洗剂的制备方法与该浓度的胡桃皮淋洗剂的配制方法相同。
（4）0.04M硫酸铵+10g/L生物质材料淋洗剂的配制
取上述已配备好的0.04M的硫酸铵溶液1000ml，加入10g胡桃皮粉末，以150r/min的转速振荡6h并静置浸提5h后过滤，使得胡桃皮粉末和硫酸铵溶液充分接触混合。制得溶液硫酸铵浓度为0.04M，胡桃皮浓度为10g/L的淋洗剂。 0.04M硫酸铵+10g/L接骨草淋洗剂、0.04M硫酸铵+10g/L柚子皮淋洗剂和0.04M硫酸铵+10g/L荠菜淋洗剂的制备方法与该浓度的胡桃皮淋洗剂的配制方法相同。
（5）0.04M硫酸铵+30g/L生物质材料淋洗剂的配制
取上述已配备好的0.04M的硫酸铵溶液1000ml，加入30g胡桃皮粉末，以150r/min的转速振荡6h并静置浸提5h后过滤，使得胡桃皮粉末和硫酸铵溶液充分接触混合。制得溶液胡桃皮浓度为30g/L，硫酸铵浓度为0.04M的淋洗剂。0.04M硫酸铵+30g/L接骨草淋洗剂、0.04M硫酸铵+30g/L柚子皮淋洗剂和0.04M硫酸铵+30g/L荠菜淋洗剂的制备方法与该浓度的胡桃皮淋洗剂配制方法相同。
2. 污染土壤的淋洗
分别按0.04M硫酸铵、0.04M硫酸铵+5g/L胡桃皮、0.04M硫酸铵+10g/L胡桃皮、0.04M硫酸铵+30g/L胡桃皮、0.04M硫酸铵+5g/L接骨草、0.04M硫酸铵+10g/L接骨草、0.04M硫酸铵+30g/L接骨草、0.04M硫酸铵+5g/L柚子皮、0.04M硫酸铵+10g/L柚子皮、0.04M硫酸铵+30g/L 柚子皮、0.04M硫酸铵+5g/L荠菜、0.04M硫酸铵+10g/L荠菜、0.04M硫酸铵+30g/L荠菜13个处理分别淋洗镧和铈污染土壤。每个处理按下述方式对污染土壤进行淋洗：称取镧浓度为558.81mg/kg的污染土壤10.00g，铈浓度567.36mg/kg的污染土壤10.00g，将1所述已经配制好的淋洗剂每次取100ml分别加入土壤中，再用硫酸溶液和氨水溶液调节其pH值至4.5±0.1，以200r/min 的转速振荡淋洗4小时，以3000r/min的速率离心10min取上清液，用ICP测淋洗液中镧和铈含量（表1）。经分析，随着加入的生物质材料浓度的增加，对镧和铈污染土壤的淋洗去除率也在逐步增加，特别是在0.04M硫酸铵+30g/L胡桃皮处理中镧污染土壤的淋洗去除率在本实施例条件下能达到46.83%，对铈污染土壤的淋洗去除率在本实施例条件下能达到49.94%。
表1 生物质材料淋洗去除污染土壤中镧和铈的效率
| 处理 | 镧污染土壤淋洗去除率（%） | 铈污染土壤淋洗去除率（%） |
| 0.04M硫酸铵 | 1.24 | 1.22 |
| 硫酸铵+5g/L胡桃皮 | 14.49 | 17.07 |
| 0.04M硫酸铵+10g/L胡桃皮 | 28.69 | 34.40 |
| 0.04M硫酸铵+30g/L胡桃皮 | 46.83 | 49.94 |
| 0.04M硫酸铵+5g/L接骨草 | 7.22 | 5.44 |
| 0.04M硫酸铵+10g/L接骨草 | 13.17 | 16.88 |
| 硫酸铵+30g/L接骨草 | 34.01 | 35.93 |
| 0.04M硫酸铵+5g/L柚子皮 | 3.14 | 3.15 |
| 0.04M硫酸铵+10g/L柚子皮 | 4.51 | 3.40 |
| 0.04M硫酸铵+30g/L柚子皮 | 4.81 | 6.60 |
| 0.04M硫酸铵+5g/L荠菜 | 0.29 | 1.24 |
| 0.04M硫酸铵+10g/L荠菜 | 0.35 | 2.25 |
| 0.04M硫酸铵+30g/L荠菜 | 0.75 | 2.97 |
注：每个处理重复3次，表中数据为3次重复的平均值。
由上表可知，胡桃皮和接骨草作为生物淋洗剂材料分别对修复500-600mg/kg浓度下镧和铈污染土壤具有突出效果。
Claims (5)
1.一种利用生物质材料分别淋洗去除污染土壤中镧和铈的方法，其特征在于该方法包括以下几个步骤：
（1）生物质材料淋洗剂的配制
将胡桃皮用自来水洗净，再用蒸馏水润洗，放于自然通风处风干至衡重，用粉碎机将其磨碎过1mm筛，然后加入硫酸铵溶液，于室温下振荡混合液并静置后过滤，制得胡桃皮淋洗剂；
（2）土壤的淋洗
将（1）所述的胡桃皮淋洗剂加入镧和铈的污染土壤中，用硫酸和氨水调节pH值为后振荡、过滤并收集滤液，使土液分离，完成淋洗过程。
2.根据权利要求1所述的利用生物质材料分别淋洗去除污染土壤中镧和铈的方法，其特征在于：所述的胡桃皮用接骨草替代。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的利用生物质材料分别淋洗去除污染土壤中镧和铈的方法，其特征在于：步骤（1）中所述的淋洗剂的浓度为5-30g/L，硫酸铵浓度为0.03-0.06M；混合液振荡速率为150-300r/min，振荡时间为4-6h。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的利用生物质材料分别淋洗去除污染土壤中镧和铈的方法，其特征在于：所述的镧和铈的污染土壤中镧和铈的浓度均为500-600mg/kg的农田水稻土；加入的淋洗剂为100-200ml，所用的污染土壤的质量为10g。
5.根据权利要求1或权利要求2所述的利用生物质材料分别淋洗去除污染土壤中镧和铈的方法，其特征在于：步骤（2）中所述的振荡淋洗的速率为150-300r/min，时间是2-4h。
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