CN106345433A - 一种用于六价铬污染土壤的淋洗‑吸附修复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于六价铬污染土壤的修复方法，包括如下步骤：（1）以水作为淋洗剂，先通过注射井注入到六价铬污染的土壤中，再通过抽提井收集富集了六价铬离子的淋洗液，经沉降，抽提上清液至处理罐中；（2）向处理罐中加入聚谷氨酸‑聚赖氨酸‑单宁酸凝胶进行吸附处理，搅拌吸附3小时，经过滤将滤液泵送至注射井中继续淋洗土壤，聚谷氨酸‑聚赖氨酸‑单宁酸凝胶经脱附处理继续使用。本发明可以高效去除土壤中六价铬离子，对环境无二次污染，生物高分子材料具有可生物降解、生物相容性等优点，可广泛的应用环保保护领域。

Description

一种用于六价铬污染土壤的淋洗-吸附修复方法
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，涉及一种用于六价铬污染土壤的淋洗-吸附修复方法。
背景技术
随着铬矿的开采、冶炼、铬盐的制造、金属加工、制革、印染等工业的兴起，铬已经成为环境中一种重要的重金属污染元素，土壤受铬污染对健康的危害主要是六价铬，六价铬对健康的危害比三价铬大100倍。铬渣污染在全国二十多个省市都有报道。六价铬易溶于水，所以容易经过土壤进入农作物而危害居民健康，铬在体内有蓄积作用，并影响体内的氧化还原过程和水解过程。铬与蛋白质结合能抑制一些酶的活性，还可促进维生素C氧化，使血红蛋白变性从而降低红细胞的携氧能力，六价铬有事致突变物质，Ames试验和骨髓细胞微核试验都呈现阳性结果。经调查，我国的锦州和广州西郊等铬渣污染区居民的癌症死亡率都显著高于对照区。
目前常用的铬污染土壤修复技术有：土壤清洗技术（包括原位淋洗和异位洗涤）、电动修复技术、固化-稳定化（S/S）和地下水的原位渗透反应格栅（PRB）技术等。
现有技术中的化学淋洗技术是使用淋洗剂清洗受污染的土壤，使土壤中的污染物随淋洗剂流出，从而达到修复污染土壤的目的，它是修复污染土壤的一种新方法。化学淋洗方法虽然可以在一定程度上修复铬重度污染的土壤，但是化学淋洗方法一般都采用化学试剂淋洗，存在土壤的二次污染，同时化学试剂存在成本高的缺陷。相对于传统的去除六价铬的方法（化学沉淀、电化学还原、离子交换、膜分离和溶剂萃取）吸附法去除水中六价铬离子具有吸附效率高、操作方便、适用范围广等优点。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，将土壤淋洗技术和生物高分子材料吸附重金属技术相结合达到高效去除土壤中重金属的目的。目的在于提供一种成本低廉，操作简单，修复效率高的土壤修复方法。通过原位淋洗土壤和生物高分子材料吸附滤液中六价铬离子，对土壤不会造成二次污染，达到《土壤环境质量标准》，滤液经过生物高分子材料吸附处理后达到《污水综合排放标准》。本发明可以高效去除土壤中六价铬离子，对环境无二次污染，生物高分子材料具有可生物降解、生物相容性等优点，可广泛的应用环保保护领域。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
（1）淋洗
以水作为淋洗剂，先通过注射井注入到六价铬污染的土壤中，再通过抽提井收集富集了六价铬离子的淋洗液，经沉降，抽提上清液至处理罐中；
（2）吸附
向处理罐中加入聚谷氨酸-聚赖氨酸-单宁酸凝胶进行吸附处理，搅拌吸附3小时，经过滤将滤液泵送至注射井中继续淋洗土壤，聚谷氨酸-聚赖氨酸-单宁酸凝胶经脱附处理继续使用；
所述聚谷氨酸-聚赖氨酸-单宁酸凝胶的加料量为20~50kg/吨；
所述聚谷氨酸-聚赖氨酸-单宁酸凝胶的脱附方法为0.1~1mol/L氢氧化钠溶液进行解析，使六价铬进行回收。
重复步骤（1）、（2），多次淋洗后滤液经过生物高分子材料吸附处理六价铬离子含量达到《污水综合排放标准》的限制。
聚谷氨酸-聚赖氨酸-单宁酸凝胶制备：
①配制成0.5～20g/L的γ-聚谷氨酸溶液100mL，置于磁力搅拌器上搅拌均匀直至完全溶解；
②配制成0.5～20g/L的单宁酸溶液100mL，置于磁力搅拌器上搅拌均匀直至完全溶解；
③将上述完全溶解的γ-聚谷氨酸溶液和单宁酸溶液按照体积比1:0.1-10混合均匀后不断搅拌，加入1.0～5.0g的ε-聚赖氨酸粉末直至不产生凝胶为止，停止搅拌；
④取出凝胶即得。
本发明的优点：
相对现有技术，本发明的原位淋洗方法使用水作为淋洗剂，避免了使用化学药剂进行淋洗，既降低了成本又不会对土壤带来二次污染。本发明选用的聚谷氨酸-聚赖氨酸-单宁酸凝胶具有生物相容性、可降解性，交联时没有使用有毒的化学交联剂，对环境不存在二次污染。本发明选用的聚谷氨酸-聚赖氨酸-单宁酸凝胶在吸附水中的六价铬离子过程不需要调节滤液的pH或温度即可达到高去除率，操作简单。经处理后土壤达到《土壤环境质量标准》（GB15618-2008）二级标准，滤液也达到排放标准。
具体实施方式
以下实施例旨在进一步说明本发明内容，而不是限制本发明的保护范围。
实施例1.
聚谷氨酸-聚赖氨酸-单宁酸凝胶制备：
①配制成1g/L的γ-聚谷氨酸溶液100mL，置于磁力搅拌器上搅拌均匀直至完全溶解；
②配制成4g/L的单宁酸溶液100mL，置于磁力搅拌器上搅拌均匀直至完全溶解；
③将上述完全溶解的γ-聚谷氨酸溶液和单宁酸溶液按照体积比1:5混合均匀后不断搅拌，加入4.0g的ε-聚赖氨酸粉末直至不产生凝胶为止，停止搅拌；
④取出凝胶即得。
淋洗-吸附修复湖南铬矿旁六价铬污染土壤
1、淋洗
湖南铬矿旁六价铬污染土壤，通过注射井注入到污染土壤中5吨水进行淋洗，再通过抽提井收集富集了六价铬离子的淋洗液，经沉降，抽提上清液至处理罐中；
2、吸附
向处理罐中加入20kg/吨的聚谷氨酸-聚赖氨酸-单宁酸凝胶进行吸附处理，搅拌吸附3小时，经过滤将滤液泵送至注射井中继续淋洗土壤，重复上述步骤淋洗土壤5次，聚谷氨酸-聚赖氨酸-单宁酸凝胶经脱附处理继续使用。
淋洗前土壤中六价铬含量是534mg/kg，淋洗后分别降至260.6mg/kg土壤中六价铬去除率为51.20%。滤液吸附前滤液中六价铬离子是13.67mg/L，通过聚谷氨酸-聚赖氨酸-单宁酸吸附后滤液中六价铬离子是0.041mg/L,去除率分别为99.70%。经过原位淋洗和生物高分子凝胶吸附处理后土壤和排水均达到国家标准。
所述聚谷氨酸-聚赖氨酸-单宁酸凝胶的脱附方法为0.5mol/L氢氧化钠溶液进行解析，使六价铬进行回收，聚谷氨酸-聚赖氨酸-单宁酸凝胶重复利用。
实施例2
聚谷氨酸-聚赖氨酸-单宁酸凝胶制备：
同实施例1；
淋洗-吸附修复湖南铬矿旁六价铬污染土壤
1、淋洗
山西铬矿旁六价铬污染土壤，通过注射井注入到污染土壤中5吨水进行淋洗，再通过抽提井收集富集了六价铬离子的淋洗液，经沉降，抽提上清液至处理罐中；
2、吸附
向处理罐中加入30kg/吨的聚谷氨酸-聚赖氨酸-单宁酸凝胶进行吸附处理，搅拌吸附3小时，经过滤将滤液泵送至注射井中继续淋洗土壤，重复上述步骤淋洗土壤5次，聚谷氨酸-聚赖氨酸-单宁酸凝胶经脱附处理继续使用。
淋洗前土壤中六价铬含量是534mg/kg，淋洗后分别降至428mg/kg土壤中六价铬去除率为19.85%。滤液吸附前滤液中六价铬离子是13.25mg/L，通过聚谷氨酸-聚赖氨酸-单宁酸吸附后滤液中六价铬离子是0.039mg/L,去除率分别为99.71%。经过原位淋洗和生物高分子凝胶吸附处理后的土壤和滤液达到国家标准。
所述聚谷氨酸-聚赖氨酸-单宁酸凝胶的脱附方法为0.2mol/L氢氧化钠溶液进行解析，使六价铬进行回收，聚谷氨酸-聚赖氨酸-单宁酸凝胶重复利用。
实施例3
聚谷氨酸-聚赖氨酸-单宁酸凝胶制备：
同实施例1；
1、淋洗-吸附修复湖北铬矿旁六价铬污染土壤淋洗
湖北铬矿旁六价铬污染土壤通过注射井注入到污染土壤中5吨水进行淋洗，再通过抽提井收集富集了六价铬离子的淋洗液，经沉降，抽提上清液至处理罐中；
2、吸附
向处理罐中加入30kg/吨的聚谷氨酸-聚赖氨酸-单宁酸凝胶进行吸附处理，搅拌吸附3小时，经过滤将滤液泵送至注射井中继续淋洗土壤，重复上述步骤淋洗土壤5次，聚谷氨酸-聚赖氨酸-单宁酸凝胶经脱附处理继续使用。
淋洗前土壤中六价铬含量是534mg/kg，淋洗后分别降至260.6mg/kg土壤中六价铬去除率为51.20%。滤液吸附前滤液中六价铬离子是13.67mg/L，通过聚谷氨酸-聚赖氨酸-单宁酸吸附后滤液中六价铬离子是2.73mg/L,去除率分别为80.03%。经过原位淋洗和生物高分子凝胶吸附处理后土壤和滤液达到国家标准。
所述聚谷氨酸-聚赖氨酸-单宁酸凝胶的脱附方法为1mol/L氢氧化钠溶液进行解析，使六价铬进行回收，聚谷氨酸-聚赖氨酸-单宁酸凝胶重复利用。

Claims (4)

1.一种用于六价铬污染土壤的修复方法，包括如下步骤：
（1）淋洗
以水作为淋洗剂，先通过注射井注入到六价铬污染的土壤中，再通过抽提井收集富集了六价铬离子的淋洗液，经沉降，抽提上清液至处理罐中；
（2）吸附
向处理罐中加入聚谷氨酸-聚赖氨酸-单宁酸凝胶进行吸附处理，搅拌吸附3小时，经过滤将滤液泵送至注射井中继续淋洗土壤，聚谷氨酸-聚赖氨酸-单宁酸凝胶经脱附处理继续使用。
2.如权利要求1所述的修复方法，所述聚谷氨酸-聚赖氨酸-单宁酸凝胶的加料量为20~50kg/吨。
3.如权利要求1所述的修复方法，所述聚谷氨酸-聚赖氨酸-单宁酸凝胶的脱附方法为0.1~1mol/L氢氧化钠溶液进行解析，使六价铬进行回收。
4.如权利要求1所述的修复方法，所述聚谷氨酸-聚赖氨酸-单宁酸凝胶采用如下方法制备：
①配制成0.5～20g/L的γ-聚谷氨酸溶液100mL，置于磁力搅拌器上搅拌均匀直至完全溶解；
②配制成0.5～20g/L的单宁酸溶液100mL，置于磁力搅拌器上搅拌均匀直至完全溶解；
③将上述完全溶解的γ-聚谷氨酸溶液和单宁酸溶液按照体积比1:0.1-10混合均匀后不断搅拌，加入1.0～5.0g的ε-聚赖氨酸粉末直至不产生凝胶为止，停止搅拌；
④取出凝胶即得。
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