CN107159701B - 一种同时去除土壤中砷锑的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种同时去除土壤中砷锑的方法，该方法包括如下操作步骤：1)对砷锑复合污染土壤进行前期预处理；2)采用草酸、磷酸二氢钾和单宁酸配制复合淋洗剂；3)采用复合淋洗剂进行第一次淋洗；4)采用复合淋洗剂第二次淋洗；5)采用清洁水洗。本发明方法具有以下优点：(1)草酸、单宁酸对砷锑均具有较强的螯合能力，对土壤结构破坏小，且容易生物降解；(2)利用磷酸根和砷酸根进行同晶交换，能发生强烈的吸附竞争，锑和砷为同一主族元素，磷酸根对锑也有较强的竞争吸附作用，从而置换出土壤中的砷锑；(3)采用的复合淋洗药剂，可同时发挥三种药剂的作用，使土壤中的砷锑元素同时从土壤颗粒中脱离出来，具有操作简单，高效经济，绿色环保等特点。
Description
技术领域
本发明属于土壤重金属修复技术领域，尤其涉及一种同时去除土壤中砷、锑的方法。
背景技术
近年来，土壤重金属污染问题因重金属无法被环境降解，易随环境变化迁移到人类食物链，具有隐蔽性、长期性和不可逆性，已逐渐成为危害人类健康安全的主要问题之一。随着工农业的发展以及砷化学物质的不断使用，砷污染问题日益受到关注。锑和砷属同一主族元素，也是土壤广泛分布的有毒元素之一，在岩石圈中主要以Sb2S3存在，并与砷的硫化物和氧化物共存。故将砷与锑放一起研究，有利于同时治理砷锑污染土壤。国内的砷锑污染主要来源于含砷锑矿的开釆及冶炼过程废弃物和工业废渣，呈现出污染范围广、污染程度深、危害严重等特点，其中以湖南、云南、广西、广东等省份尤为突出。目前，砷已被纳入重金属“十二五”规划首批治理的5种重金属之中，锑及其化合物被美国环保局及欧盟列为优先污染物。所以，对砷锑污染的治理刻不容缓，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。
在污染土壤治理技术中，常用去除土壤中砷锑的方法有客土法、化学淋洗技术、植物修复技术等技术，其中以化学淋洗法去除效率高，成本低，但有些化学淋洗方法采用的淋洗剂和淋洗方式会对土壤结构破坏大、对环境不友好。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于同时去除土壤中砷锑的方法，且该方法具有对土壤结构破坏小、对环境友好的优点。
本发明以如下技术方案解决上述技术问题：
本发明一种同时去除土壤中砷锑的方法，该方法包括如下操作步骤：
(1)对砷锑复合污染土壤进行前期预处理：将砷锑复合污染土壤进行风干除杂，过10目筛；
(2)制备复合淋洗剂：将一定浓度的草酸和磷酸二氢钾(K2HPO4)与一定浓度的单宁酸按照一定比例混合，制得复合淋洗剂；；
(3)第一次淋洗：将预处理后的砷锑复合污染土壤装入塑料瓶中，按照一定的液固比加入步骤(2)配置的复合淋洗剂，进行振荡淋洗，翻转振荡2-4h，高速离心使之固液分离；(4)第二次淋洗：按照一定的液固比将步骤(2)配置的复合淋洗剂加入步骤(3)淋洗后的砷锑复合污染土壤中进行振荡淋洗，翻转振荡2-4h，高速离心使之固液分离；
(5)清洁水洗：经过步骤(4)淋洗后的土壤，按照一定的液固比用清洁水振荡淋洗1～2次，高速离心使之固液分离，得到修复后土壤。
步骤(2)中，草酸和磷酸二氢钾的浓度均为为0.5mol/L，单宁酸的浓度优选为0.1mol/L。
步骤(2)所述复合淋洗剂中，草酸、磷酸二氢钾、单宁酸按体积比的配比为9-17:2-5:1。
步骤(3)、(4)、(5)中所述液固比均为10毫升:1克，即复合淋洗剂或清洁水与污染土壤的用量比为10毫升:1克。
步骤(3)、(4)、(5)所述的振荡淋洗是将塑料瓶置于翻转振荡仪器中，常温下，转速为30r/min，振荡时间1～3h。
本发明方法具有如下有益效果：
1)本发明方法采用的草酸、单宁酸对砷锑均具有较强的螯合能力，且对土壤结构破坏小，且容易生物降解，为绿色环保的淋洗剂；
2)本发明方法采用的淋洗剂中磷酸根和砷酸根进行同晶交换，能发生强烈的吸附竞争，锑和砷为同一主族元素，磷酸根对锑也有一定的竞争吸附作用，从而置换出土壤中的砷锑；
3)本发明方法采用三种药剂配比组成复合的淋洗药剂，可同时发挥三种药剂的作用，使土壤中的砷锑元素同时从土壤颗粒中脱离出来，具有操作简单，高效经济，绿色环保等特点。
具体实施方式
本发明同时去除土壤中砷锑的方法，具体操作步骤如下：
(1)对砷锑复合污染土壤进行前期预处理：将砷锑复合污染土壤进行风干除杂，过10目筛；
(2)复合淋洗剂的制备：
将浓度均为0.5mol/L的草酸和磷酸二氢钾(K2HPO4)与浓度为0.1mol/L的单宁酸按体积比的配比为9-17:2-5:1混合，制备得到复合淋洗剂；
(3)第一次淋洗：将预处理后的砷锑复合污染土装入150ml的含内盖塑料瓶中，加入步骤(2)配置的复合淋洗剂进行振荡淋洗，其中复合淋洗剂与砷锑复合污染土的液固比为10毫升:1克，翻转振荡2-4h，高速离心，使之固液分离；
(4)第二次淋洗：将步骤(2)配置的复合淋洗剂加入步骤(3)淋洗后的砷锑复合污染土中再次进行振荡淋洗，复合淋洗剂与砷锑复合污染土的液固比为10毫升:1克，翻转振荡2-4h，高速离心，使之固液分离；
(5)清洁水洗：经过步骤(4)淋洗后的土壤，用清洁水振荡淋洗1～2次，每次加入的清洁水与土壤的液固比为10毫升:1克，高速离心，使之固液分离，得到修复后土壤。
作为优选，步骤(3)、(4)、(5)中所述的复合淋洗剂及清洁水与砷锑复合污染土壤的液固比均为10毫升:1克。
作为优选，步骤(3)、(4)、(5)所述的振荡淋洗是将塑料瓶置于翻转振荡仪器中，常温下，转速为30r/min，振荡时间1～3h。
以下采用本发明方法的具体实施例：
实施例1：
(1)采集广西区某锑矿冶炼厂附近的农田表层土壤，自然风干，除去杂物后过10目筛。土壤理化性质与重金属含量见表1。
表1土壤理化性质与重金属含量
(2)配制0.5mol/L的草酸、0.5mol/L的磷酸二氢钾和0.1mol/L的单宁酸，按照草酸：磷酸二氢钾：单宁酸＝17:2:1的体积配比配制复合淋洗剂。
(3)称取10g筛分后的土壤于150ml塑料瓶中，第一次加入100ml复合淋洗剂，即液固比为10毫升：1克，置于翻转振荡器中，在30r/min条件下振荡2h；
(4)高速离心，固液分离倒出废弃淋洗液后，第二次加入100ml复合淋洗剂，即液固比为10毫升：1克，在30r/min条件下振荡2h；
(5)高速离心，固液分离倒出废弃淋洗液后，加入100ml蒸馏水，即液固比为10毫升：1克，在30r/min条件下振荡1h；
(6)高速离心，固液分离倒出废弃淋洗液后，即得清洁后土壤。
经上述三次淋洗修复处理后，土壤中的砷锑含量分别为24.08、308.8mg/kg，去除率分别为94.32％、90.66％。
实施例2：
(1)采集广西区某锑矿冶炼厂场地的表层土壤，自然风干，除去杂物石块后过10目筛。土壤理化性质与重金属含量见表2。
表2土壤理化性质与重金属含量
(2)配制0.5mol/L的草酸、0.5mol/L的磷酸二氢钾和0.1mol/L的单宁酸，按照草酸：磷酸二氢钾：单宁酸＝9:5:1的体积配比配制复合淋洗剂。
(3)称取10g筛分后的土壤于150ml塑料瓶中，第一次加入100ml复合淋洗剂，即液固比为10毫升：1克，置于翻转振荡器中，在30r/min条件下振荡2h；
(4)高速离心，固液分离倒出废弃淋洗液后，第二次加入100ml复合淋洗剂，即液固比为10毫升：1克，在30r/min条件下振荡2h；
(5)高速离心，固液分离倒出废弃淋洗液后，加入100ml蒸馏水，即液固比为10毫升：1克，在30r/min条件下振荡1h；
(6)高速离心，固液分离倒出废弃淋洗液后，即得清洁后土壤。
经上述淋洗修复处理后，土壤中的砷锑含量分别为25.08、315.4mg/kg，去除率分别为94.43％、90.62％。
实施例3：
(1)采集广西区某锑矿冶炼厂排污口附近的表层土壤，自然风干，除去杂物石块后过10目筛。土壤理化性质与重金属含量见表3。
表3土壤理化性质与重金属含量
(2)配制0.5mol/L的草酸、0.5mol/L的磷酸二氢钾和0.1mol/L的单宁酸，按照草酸：磷酸二氢钾：单宁酸＝10:3:1的体积配比配制复合淋洗剂。
(3)称取10g筛分后的土壤于150ml塑料瓶中，第一次加入100ml复合淋洗剂，即液固比为10毫升：1克，置于翻转振荡器中，在30r/min条件下振荡2h；
(4)高速离心，固液分离倒出废弃淋洗液后，第二次加入100ml复合淋洗剂，即液固比为10毫升：1克，在30r/min条件下振荡2h；
(5)高速离心，固液分离倒出废弃淋洗液后，加入100ml蒸馏水，即液固比为10毫升：1克，在30r/min条件下振荡1h；
(6)高速离心，固液分离倒出废弃淋洗液后，即得清洁后土壤。
经上述淋洗修复处理后，土壤中的砷锑含量分别为30.03、244.4mg/kg，去除率分别为90.32％、90.09％。
可见，本发明方法能够有效地降低土壤中的砷锑含量，土壤砷锑去除率可高达90％以上，为砷锑污染土壤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 (1)
1.一种同时去除土壤中砷锑的方法，其特征在于，该方法的操作步骤是：
（1）对砷锑复合污染土壤进行前期预处理：将砷锑复合污染土壤进行风干除杂，过10目筛；
（2）制备复合淋洗剂：将浓度为0.5 mol/L的草酸、浓度为0.5 mol/L的磷酸二氢钾（K2HPO4）与浓度为0.1 mol/L的单宁酸按照体积比为：草酸:磷酸二氢钾:单宁酸=9-17:2-5:1的比例混合，制得复合淋洗剂；
（3）第一次淋洗：将预处理后的砷锑复合污染土壤装入塑料瓶中，按照液固比为10毫升:1克的比例加入步骤（2）配置的复合淋洗剂，进行振荡淋洗，翻转振荡2-4 h，高速离心使之固液分离；
（4）第二次淋洗：按照液固比为10毫升:1克的比例将步骤（2）配置的复合淋洗剂加入步骤（3）淋洗后的砷锑复合污染土壤中进行振荡淋洗，翻转振荡2-4 h，高速离心使之固液分离；
（5）清洁水洗：经过步骤（4）淋洗后的土壤，按照液固比为10毫升:1克的比例用清洁水振荡淋洗1~2次，高速离心使之固液分离，得到修复后土壤；
所述步骤（3）、步骤（4）和步骤（5）中所述的振荡淋洗的操作方法，是指将塑料瓶置于翻转振荡仪器中，常温下，转速为30 r/min，振荡时间1~3 h。
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