CN105855281A - 一种用于砷污染土壤的分步淋洗修复方法 - Google Patents

一种用于砷污染土壤的分步淋洗修复方法 Download PDF

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李小明
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    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/02—Extraction using liquids, e.g. washing, leaching, flotation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

本发明涉及土壤重金属污染修复治理技术，具体涉及一种用于砷污染土壤的分步淋洗修复方法。该修复方法通过预处理、一步淋洗、二步淋洗、清洁淋洗的组合分步淋洗方法来达到对砷污染土壤的修复，有效降低污染土壤中砷的含量，适用于小型中重度污染土壤。整个修复过程操作简单、成本低廉、效果显著，因此该方法为砷污染土壤的异位修复提供了很好的示范。

Description

一种用于砷污染土壤的分步淋洗修复方法
技术领域
本发明属于土壤重金属污染修复治理技术领域，具体涉及一种用于砷污染土壤的分步淋洗修复方法。
背景技术
在当代经济高速发展的同时，我国面临着严峻的土壤污染问题，其中，重金属污染是最主要一个方面。而在土壤重金属污染中，砷(As)是最常见、对公众健康危害最严重的污染物之一。砷是一种有毒且致癌的类金属元素，位列环境污染的五大毒物之一，在环境保护标准中，被列为第一类污染物。同时，砷已被纳入重金属十二五规划首批治理的五种重金属之中。我国遭受着严重的砷污染问题，特别是在内蒙古、贵州、湖南、广西等矿区。砷污染问题引起的中毒事件时有发生。砷污染治理刻不容缓，其治理技术也成为了当前环境科学领域关注的焦点问题之一。
根据国内外的研究现状和实例修复经验，修复砷污染土壤的途径主要有以下3种：(1)改变土壤中砷的赋存状态，通过物理化学手段使重金属由活化态转化为稳定态，将砷钝化在土壤介质中，降低污染土壤中砷的活性和在环境中的迁移性以及生物可利用性；(2)直接去除分离污染土壤中的砷，进而达到回收和降低土壤中砷的双重目的；(3)通过修筑一定的阻隔设施将重金属污染土壤与外界环境隔断，从而限制污染土壤中重金属的迁移活动以降低环境风险。在众多土壤修复技术中，淋洗法修复由于其具有操作简单、周期短、修复效果好、无二次污染等特点，而成为当前土壤修复领域研究的热点。土壤淋洗法是一个从污染土壤中去除有机和无机污染物的过程，通过污染土壤和淋洗剂的高能量接触，包括物理和化学作用，实现污染物质的分离、隔离和无害化转变。
公开号为CN201410171464.9的中国发明专利公开了一种砷污染土壤淋洗装置以及对砷污染土壤的处置方法，发明一个特定的淋洗容器包括淋洗液储备室、第一过滤层、砷污染土壤层、第二过滤层、阻隔材料层和第三过滤层来完成对砷污染土壤的修复治理，其中淋洗液主要为10％的KH2PO4。
淋洗剂和淋洗方式的选择是淋洗技术的主要影响因素。目前国内外关于砷污染土壤的淋洗修复技术已有大量的研究，常用的淋洗液有酸、碱、盐、表面活性剂等。但这些研究大多集中在单一淋洗剂的比较及淋洗条件的探索上，而对复合淋洗的研究鲜有报道，特别是专门针对于砷污染土壤的治理方面。单一的淋洗剂往往难以满足修复要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于砷污染土壤的分步淋洗修复方法，通过预处理、一步淋洗、二步淋洗、清洁淋洗的分步淋洗修复方法来达到对砷污染土壤的修复，有效降低污染土壤中砷的含量，适用于小型中重度污染土壤，且整个修复过程操作简单、成本低廉、效果显著，为砷污染土壤的异位修复提供了很好的示范。
本发明的目的通过以下技术方案实现的：
一种用于砷污染土壤的分步淋洗修复方法，包括如下步骤：
(1)对砷污染土壤进行前期预处理：将砷污染土壤进行风干除杂，过10目筛；
(2)一步淋洗：配置第一淋洗剂NaOH溶液，将预处理后的砷污染土壤放入500ml锥形瓶中，加入第一淋洗剂，振荡淋洗，静置，固液分离；
(3)二步淋洗：配置第二淋洗剂KH2PO4溶液，向装有一步淋洗处理后砷污染土壤的锥形瓶中加入第二淋洗剂，振荡淋洗，静置，固液分离；
(4)清洁淋洗：向装有二步淋洗处理后砷污染土壤的锥形瓶中加入蒸馏水，振荡淋洗，静置，固液分离，得修复后土壤。
作为优选，步骤(2)中所述的第一淋洗剂NaOH溶液其摩尔浓度为0.5mol/L。
作为优选，步骤(3)中所述的第二淋洗剂KH2PO4溶液其摩尔浓度为0.5mol/L。
作为优选，步骤(2)、(3)中所述的第一淋洗剂、第二淋洗剂与砷污染土壤的液固比皆为4毫升：1克。
作为优选，步骤(2)、(3)中所述的振荡淋洗是将锥形瓶置于恒温振荡器中，常温下，转速为220r/min，振荡时间4～6h。
作为优选，步骤(4)中所述的蒸馏水与砷污染土壤的液固比为6毫升：1克。
作为优选，步骤(4)中所述的振荡淋洗是将锥形瓶置于恒温振荡器中，常温下，转速为220r/min，振荡时间2～4h。
本发明中的一种用于砷污染土壤的分步淋洗修复方法，显著优点在于：
本发明采用分步淋洗修复方法，联合利用不同淋洗剂的淋洗作用。(1)一步淋洗中先用NaOH淋洗受污染土壤，溶解土壤中的矿物组成(如铁锰氧化物)，通过离子交换作用发生解析，淋洗出五价的砷；(2)砷在高pH条件下迁移能力加强，更易被后面KH2PO4将砷淋洗出来；(3)二步淋洗时PO43-离子继续和砷酸根进行同晶交换，发生强烈的吸附竞争，置换出土壤中的砷；(4)最后用蒸馏水对土壤进行清洁淋洗，去除沾附的剩余淋洗液，从而完成对污染土壤的高效修复。
本发明中所设定的液固比、淋洗时间、振荡淋洗转速都是建立在大量实验基础上所探索出来的，既能满足对砷土壤修复的要求，又节约成本，使得整个修复过程操作简单、修复时间短、修复效果显著。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例1:
采集湖南省某砷冶炼厂周围农田表层土壤，自然风干，除杂后过10目筛。土壤基本理化性质与重金属含量见表1。
表1，土壤基本理化性质与重金属含量
称取50g筛分后土壤于500ml锥形瓶中，加入200ml第一淋洗剂(NaOH溶液)，即液固比为4毫升：1克，置于恒温振荡器中，在200r/min条件下振荡4h；
静置，固液分离抽取废弃淋洗液后，加入200ml第二淋洗剂(KH2PO4)，即液固比为4毫升：1克，在220r/min条件下振荡4h；
静置，固液分离抽取废弃淋洗液后，加入300ml蒸馏水，即液固比为6毫升：1克，在220r/min条件下振荡2h；
静置，固液分离，即得清洁后土壤。
经分步淋洗修复处理后，砷的去除率达到82.60％，原农田污染土壤砷含量降至63mg/kg，有效地降低了土壤中的砷含量。
实施例2：
采集湖南省某工业矿区周边表层土壤，自然风干，除杂后过10目筛。土壤基本理化性质与重金属含量见表2。
表2，土壤基本理化性质与重金属含量
称取50g筛分后土壤于500ml锥形瓶中，加入200ml第一淋洗剂(NaOH溶液)，即液固比为4毫升：1克，置于恒温振荡器中，在200r/min条件下振荡5h；
静置，固液分离抽取废弃淋洗液后，加入200ml第二淋洗剂(KH2PO4)，即液固比为4毫升：1克，在220r/min条件下振荡5h；
静置，固液分离抽取废弃淋洗液后，加入300ml蒸馏水，即液固比为6毫升：1克，在220r/min条件下振荡3h；
静置，固液分离，即得清洁后土壤。
经分步淋洗修复处理后，原污染土壤砷含量降至141.08mg/kg，砷的去除率达到81.24％，有效地降低了土壤中的砷含量。
综上所述，本发明中的一种用于砷污染土壤的分步淋洗修复方法，能够有效得降低土壤中的砷含量，土壤砷去除率可高达80％以上，为砷污染场地异位修复提供了很好的示范。
以上仅是对本发明的优选实施方案进行了描述，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，所以，与本发明构思无实质性差异的各种技术方案均应视为本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于砷污染土壤的分步淋洗修复方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)对砷污染土壤进行前期预处理：将砷污染土壤进行风干除杂，过10目筛；
(2)一步淋洗：配置第一淋洗剂NaOH溶液，将预处理后的砷污染土壤放入500ml锥形瓶中，加入第一淋洗剂，振荡淋洗，静置，固液分离；
(3)二步淋洗：配置第二淋洗剂KH2PO4溶液，向装有一步淋洗处理后砷污染土壤的锥形瓶中加入第二淋洗剂，振荡淋洗，静置，固液分离；
(4)清洁淋洗：向装有二步淋洗处理后砷污染土壤的锥形瓶中加入蒸馏水，振荡淋洗，静置，固液分离，得修复后土壤。
2.根据权利要求1所述的一种用于砷污染土壤的分步淋洗修复方法，其特征在于，步骤(2)中所述的第一淋洗剂NaOH溶液其摩尔浓度为0.5mol/L。
3.根据权利要求1所述的一种用于砷污染土壤的分步淋洗修复方法，其特征在于，步骤(3)中所述的第二淋洗剂KH2PO4溶液其摩尔浓度为0.5mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种用于砷污染土壤的分步淋洗修复方法，其特征在于，步骤(2)、(3)中所述的第一淋洗剂、第二淋洗剂与砷污染土壤的液固比皆为4毫升：1克。
5.根据权利要求1所述的一种用于砷污染土壤的分步淋洗修复方法，其特征在于，步骤(2)、(3)中所述的振荡淋洗是将锥形瓶置于恒温振荡器中，常温下，转速为220r/min，振荡时间4～6h。
6.根据权利要求1所述的一种用于砷污染土壤的分步淋洗修复方法，其特征在于，步骤(4)中所述的蒸馏水与砷污染土壤的液固比为6毫升：1克。
7.根据权利要求1所述的一种用于砷污染土壤的分步淋洗修复方法，其特征在于，步骤(4)中所述的振荡淋洗是将锥形瓶置于恒温振荡器中，常温下，转速为220r/min，振荡时间2～4h。
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