CN106734137B - 一种重金属铬污染土壤修复方法 - Google Patents

一种重金属铬污染土壤修复方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种重金属铬污染土壤修复方法，其包括以下步骤：（1）铁屑、乙醇均匀的洒于土壤中；（2）调节PH值；（3）γ射线辐射处理；（4）初步喷淋处理；（5）再次喷淋处理；（6）均匀加入一定质量的木屑；（7）清洁喷淋处理，本发明通过加入铁屑、乙醇，并利用酒石酸进行调节ph，利用γ射线进行辐射处理，可以很好的将六价铬转换为三价铬，并利用铁屑的多孔性质，降低铬的污染性，同时，利用多次不同物质进行喷淋的方式，将铬进行去除，提高铬的去除率，提高土壤的修复效果，此外，本发明还使用天然淋洗剂进行喷淋，可以很好的避免化学淋洗剂对土壤的二次污染，提高修复效果，并改善土壤的性能，提高土壤的肥沃性。

Description

一种重金属铬污染土壤修复方法
技术领域
本发明涉及一种重金属铬污染土壤修复方法，属于农田污染的土壤再利用技术领域。
背景技术
随着工业化进程的加快, 全球范围内的土壤污染问题日趋严重.大量工业废弃地及其周围土壤和地下水的污染严重威胁生态环境。而土壤环境质量直接关系到农产品的安全，进而威胁动物和人类健康。因此，重金属污染土壤修复的研究已成为当前国内外的热点科学问题和前沿领域。目前，重金属土壤污染的修复主要采用物理化学法和植物修复法。其中，土壤淋洗和植物修复是众多重金属污染土壤修复技术中最为有效的, 其中植物修复花费较少, 且对土壤理化性质无破坏, 受到广泛关注，但对于有些高浓度重金属污染的土壤, 如不进行前处理降低重金属的浓度和毒性, 植物修复通常不可行。而此时土壤淋洗技术恰好是最为有效和实用的修复手段。
对于重金属来说，铬在土壤中时较为常见的一种污染物，土壤中铬通常是以Cr（Ⅵ）和Cr（Ⅲ）2种价态存在的，两者的毒性和化学行为相差甚大，Cr（Ⅵ）以阴离子的形态存在，一般不易被土壤所吸附，具有较高的活性，对植物易产生毒害，Cr（Ⅵ）被认为具有致癌作用；而Cr（Ⅲ）极易被土壤胶体吸附和形成沉淀，其活动性差，产生的危害相对较轻，对动植物和微生物的毒性一般Cr（Ⅵ）比Cr（Ⅲ）大得多
目前，对于重金属铬污染的土壤的修复方法中，淋洗修复的方法很多，最为普遍的是EDTA溶液的淋洗方法，但是，这种方法由于EDTA本身的性质, 使其很容易残留在土壤中形成二次污染, 并造成土壤养分的流失。因此，需要进一步改进淋洗修复方法，以便实现提高土壤的重金属铬污染效果的目标。
发明内容
本发明针对现有的技术问题，提供一种重金属铬污染土壤修复方法，目的是提高土壤的修复效果，拟解决现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种重金属铬污染土壤修复方法，其特征在于，其包括以下步骤：
（1）将一定质量分数的铁屑、乙醇均匀的洒于待修复的重金属铬污染土壤中，所述的铁屑为粉末状结构，且过50目筛；
（2）调节PH值：利用浓度为0.6mol/L的酒石酸调节土壤的PH值，使得土壤PH值为4.5-6；
（3）对所述步骤（2）中得到的土壤使用γ射线进行辐射处理，辐射量为3-6kGy；
（4）初步喷淋处理：对所述步骤（3）中辐射处理后得到的土壤进行初步喷淋处理30-60min，初步喷淋液采用质量分数浓度为40-50%的聚环氧琥珀酸钠溶液；
（5）再次喷淋处理：采用质量分数为20-25%的乙二胺四乙酸二钠盐溶液再次进行喷淋处理20-120min；
（6）在所述步骤（5）得到的土壤中均匀加入一定质量的木屑，其中，所述的木屑均为粉碎后的粉末状结构，且粉末过80目筛；
（7）清洁喷淋处理：利用蒸馏水对所述步骤（6）得到的土壤进行清洁喷淋处理10-20min，即可得到修复后的土壤。
进一步，作为优选，在所述的步骤（4）和步骤（5）中进行喷淋时，以边喷淋边振荡的方式进行。
进一步，作为优选，所述步骤（5）与步骤（6）之间还设置天然淋洗剂喷洗步骤。
进一步，作为优选，所述的天然淋洗剂采用米糠、豆渣、秸秆、油菜秆的混合物提取而成。
进一步，作为优选，所述天然淋洗剂的提取步骤如下：
（
Figure DEST_PATH_IMAGE001
）配制原料：称取以下重量分数的原料进行配制：米糠10-20份、豆渣40-50份、秸秆8-15份、油菜秆11-18份，然后将各原料利用粉碎机进行粉碎，并研磨成粉末状；
（
Figure 581301DEST_PATH_IMAGE002
）浸提：将一定量的上述的粉末加入一定体积的乙醚中，搅拌均匀，并置于水浴温度为50-60℃下浸泡12h；
（
Figure DEST_PATH_IMAGE003
）微波处理：对所述步骤（
Figure 128957DEST_PATH_IMAGE002
）浸提处理的乙醚提取液进行微波处理，微波处理时间为30-50min，处理温度为45-55℃；
（
Figure 626934DEST_PATH_IMAGE004
）静置处理：将微波处理后的乙醚提取液置于室温下浸泡1-2天；
（
Figure DEST_PATH_IMAGE005
）低速离心：将所述的步骤（V）的浸泡液至于低速离心机中离心10min；
（
Figure 241324DEST_PATH_IMAGE006
）有机溶剂回收：利用真空有机溶剂回收设备对所述步骤（
Figure 660804DEST_PATH_IMAGE005
）处理后的乙醚离心液进行浓缩，得到浸提膏；
（
Figure DEST_PATH_IMAGE007
）将浸提膏用质量分数为10-15%的乙醇溶液进行溶解，得到天然淋洗剂。
进一步，作为优选，采用天然淋洗剂喷洗至少20min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过加入铁屑、乙醇，并利用酒石酸进行调节PH，利用γ射线进行辐射处理，可以很好的将六价铬转换为三价铬，并利用铁屑的多孔性质，降低铬的污染性，同时，利用多次不同物质进行喷淋的方式，将铬进行去除，提高铬的去除率，提高土壤的修复效果，此外，本发明还使用天然淋洗剂进行喷淋，可以很好的避免化学淋洗剂对土壤的二次污染，提高修复效果，并改善土壤的性能，提高土壤的肥沃性。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明以采集某铬冶炼厂周围的农田表层土壤，自然风干，除去杂质后，将土壤进行粉碎处理，粉碎后过10目筛，先在实验室中测量其含铬量，经过测定，其含铬量为552mg·kg-1，有机质为25.22g/kg。
之后将过筛的土壤分成四份，其中，两份分别对应两个实施例，另两份作为比较例进行实验，每份200g。
实施例一
对第一份的土壤进行采用如下步骤进行修复，
（1）将10g的铁屑、40ml的质量分数为60%的乙醇均匀的洒于待修复的重金属铬污染土壤中，所述的铁屑为粉末状结构，且过50目筛；
（2）调节PH值：利用浓度为0.6mol/L的酒石酸调节土壤的PH值，使得土壤PH值为4.8；
（3）对所述步骤（2）中得到的土壤使用γ射线进行辐射处理，辐射量为4kGy；
（4）初步喷淋处理：对所述步骤（3）中辐射处理后得到的土壤进行初步喷淋处理40min，初步喷淋液采用质量分数浓度为45%的聚环氧琥珀酸钠溶液，喷淋时以边喷淋边振荡的方式进行；
（5）再次喷淋处理：采用质量分数为20%的乙二胺四乙酸二钠盐溶液再次进行喷淋处理60min，喷淋时以边喷淋边振荡的方式进行；
（6）在所述步骤（5）得到的土壤中均匀加入一定质量的木屑，其中，所述的木屑均为粉碎后的粉末状结构，且粉末过80目筛；
（7）清洁喷淋处理：利用蒸馏水对所述步骤（6）得到的土壤进行清洁喷淋处理10min，即可得到修复后的土壤。
经过以上步骤的修复处理后，测量土壤中铬的含量，经测定其含量为70mg/kg，去除率达到了87.3%，有机质为24.31g/kg。
实施例二
对第二份的土壤进行采用如下步骤进行修复，
（1）将12g的铁屑、45ml的质量分数为60%的乙醇均匀的洒于待修复的重金属铬污染土壤中，所述的铁屑为粉末状结构，且过50目筛；
（2）调节PH值：利用浓度为0.6mol/L的酒石酸调节土壤的PH值，使得土壤PH值为5；
（3）对所述步骤（2）中得到的土壤使用γ射线进行辐射处理，辐射量为4kGy；
（4）初步喷淋处理：对所述步骤（3）中辐射处理后得到的土壤进行初步喷淋处理40min，初步喷淋液采用质量分数浓度为45%的聚环氧琥珀酸钠溶液，喷淋时以边喷淋边振荡的方式进行；
（5）再次喷淋处理：采用质量分数为20%的乙二胺四乙酸二钠盐溶液再次进行喷淋处理60min，喷淋时以边喷淋边振荡的方式进行；
（6）在所述步骤（5）得到的土壤中均匀加入一定质量的木屑，其中，所述的木屑均为粉碎后的粉末状结构，且粉末过80目筛；
（7）天然淋洗剂喷洗处理：利用天然淋洗剂对所述步骤（6）得到的土壤进行喷淋处理，采用天然淋洗剂喷洗至少20min，其中，所述的天然淋洗剂采用米糠、豆渣、秸秆、油菜秆的混合物提取而成。所述天然淋洗剂的提取步骤如下：
（
Figure 136785DEST_PATH_IMAGE001
）配制原料：称取以下重量分数的原料进行配制：米糠,15份、豆渣45份、秸秆10份、油菜秆13份，然后将各原料利用粉碎机进行粉碎，并研磨成粉末状；
（
Figure 958111DEST_PATH_IMAGE002
）浸提：将一定量的上述的粉末加入一定体积的乙醚中，搅拌均匀，并置于水浴温度为60℃下浸泡12h；
（
Figure 900659DEST_PATH_IMAGE003
）微波处理：对所述步骤（
Figure 682801DEST_PATH_IMAGE002
）浸提处理的乙醚提取液进行微波处理，微波处理时间为40min，处理温度为50℃；
（
Figure 572260DEST_PATH_IMAGE004
）静置处理：将微波处理后的乙醚提取液置于室温下浸泡1天；
（
Figure 44829DEST_PATH_IMAGE005
）低速离心：将所述的步骤（V）的浸泡液至于低速离心机中离心10min；
（
Figure 751754DEST_PATH_IMAGE006
）有机溶剂回收：利用真空有机溶剂回收设备对所述步骤（
Figure 676985DEST_PATH_IMAGE005
）处理后的乙醚离心液进行浓缩，得到浸提膏；
（
Figure 370134DEST_PATH_IMAGE007
）将浸提膏用质量分数为12%的乙醇溶液进行溶解，得到天然淋洗剂。
（8）清洁喷淋处理：利用蒸馏水对所述步骤（6）得到的土壤进行清洁喷淋处理10min，即可得到修复后的土壤。
经过以上步骤的修复处理后，测量土壤中铬的含量，经测定其含量为45mg/kg，去除率达到了91.8%，有机质为36.38g/kg。
比较例一
对第三份土壤采用PESA（聚环氧琥珀酸钠）溶液进行淋洗。
淋洗后测量土壤中铬的含量，经测定其含量为183mg/kg，去除率为66.8%，有机质为18.26g/kg。
比较例二
对第三份土壤采用EDTA（乙二胺四乙酸二钠盐）溶液进行淋洗。
淋洗后测量土壤中铬的含量，经测定其含量为175mg/kg，去除率为68.3%，有机质为16.45g/kg。
由此可见，本发明的方法较实施例具有较大的改观，而且，实施例二处理修复后的土壤的肥沃性更佳，本发明通过加入铁屑、乙醇，并利用酒石酸进行调节PH，利用γ射线进行辐射处理，可以很好的将六价铬转换为三价铬，并利用铁屑的多孔性质，降低铬的污染性，同时，利用多次不同物质进行喷淋的方式，将铬进行去除，提高铬的去除率，提高土壤的修复效果，此外，本发明还使用天然淋洗剂进行喷淋，可以很好的避免化学淋洗剂对土壤的二次污染，提高修复效果，并改善土壤的性能，提高土壤的肥沃性。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种重金属铬污染土壤修复方法，其特征在于，其包括以下步骤：
（1）将一定质量分数的铁屑、乙醇均匀的洒于待修复的重金属铬污染土壤中，所述的铁屑为粉末状结构，且过50目筛；
（2）调节PH值：利用浓度为0.6mol/L的酒石酸调节土壤的PH值，使得土壤PH值为4.5-6；
（3）对所述步骤（2）中得到的土壤使用γ射线进行辐射处理，辐射量为3-6kGy；
（4）初步喷淋处理：对所述步骤（3）中辐射处理后得到的土壤进行初步喷淋处理30-60min，初步喷淋液采用质量分数浓度为40-50%的聚环氧琥珀酸钠溶液；
（5）再次喷淋处理：采用质量分数为20-25%的乙二胺四乙酸二钠盐溶液再次进行喷淋处理20-120min；
（6）在所述步骤（5）得到的土壤中均匀加入一定质量的木屑，其中，所述的木屑均为粉碎后的粉末状结构，且粉末过80目筛；
（7）清洁喷淋处理：利用蒸馏水对所述步骤（6）得到的土壤进行清洁喷淋处理10-20min，即可得到修复后的土壤；
在所述的步骤（4）和步骤（5）中进行喷淋时，以边喷淋边振荡的方式进行；
所述步骤（5）与步骤（6）之间还设置天然淋洗剂喷洗处理步骤: 利用天然淋洗剂对所述步骤（6）得到的土壤进行喷淋处理；
采用天然淋洗剂喷洗至少20min；
所述天然淋洗剂的提取步骤如下：
（I）配制原料：称取以下重量分数的原料进行配制：米糠10-20份、豆渣40-50份、秸秆8-15份、油菜秆11-18份，然后将各原料利用粉碎机进行粉碎，并研磨成粉末状；
（II）浸提：将一定量的上述的粉末加入一定体积的乙醚中，搅拌均匀，并置于水浴温度为50-60℃下浸泡12h；
（III）微波处理：对所述步骤（II）浸提处理的乙醚提取液进行微波处理，微波处理时间为30-50min，处理温度为45-55℃；
（IV）静置处理：将微波处理后的乙醚提取液置于室温下浸泡1-2天；
（V）低速离心：将所述的步骤（IV）的浸泡液至于低速离心机中离心10min；
（VI）有机溶剂回收：利用真空有机溶剂回收设备对所述步骤（V）处理后的乙醚离心液进行浓缩，得到浸提膏；
（VII）将浸提膏用质量分数为10-15%的乙醇溶液进行溶解，得到天然淋洗剂。
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