CN107880887A - 一种修复重金属和有机物污染土壤的淋洗液及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种修复重金属和有机物污染土壤的淋洗液及其应用。其由聚环氧琥珀酸和水组成；按重量百分数计，聚环氧琥珀酸占6～10wt％，水占90～94wt％。其由聚环氧琥珀酸和水按比例搅拌混合得到。本发明的淋洗液成本相对低廉；既能淋洗修复重金属污染土壤，又能淋洗修复有机物污染土壤；同时淋洗液活性组分聚环氧琥珀酸具有易被生物降解的特性，不会产生二次污染，绿色环保；通过超声淋洗的方法使用土壤淋洗剂对于重金属和有机物污染的土壤均有良好的修复效果，且其具有淋洗时间短、修复效果好等优点。

Description

一种修复重金属和有机物污染土壤的淋洗液及其应用
技术领域
本发明涉及土壤修复技术领域，特别是一种修复重金属和有机物污染土壤的淋洗液及其应用。
背景技术
土壤是人类日常生活、生产的重要自然资源。近些年，随着我国经济迅猛的发展，粗犷发展带来的环境问题日益突显。据不完全统计，我国有接近三分之一的土壤受到污染，在此情况下，如何对污染土壤进行修复工作成为环境科学领域学者们的重要研究问题。
常用的修复污染土壤技术可以分为物理修复、化学修复和生物修复三大类，而相比于其它两种修复方法，化学修复技术具有周期短、见效快、治理效果彻底且稳定等多种好处，尤其是在重金属污染土壤的修复上，化学淋洗修复应用广泛，且技术相对成熟。
现如今，淋洗液种类以酸类淋洗液、人工螯合剂淋洗液、人工表面活性剂和生物表面活性剂等类型居多，而酸类淋洗液又可以分为无机酸和有机酸两类，虽然酸类淋洗液可以和土壤中重金属进行结合，但在去除重金属污染物的同时，酸类淋洗液改变了土壤原本的理化性质。另酸性淋洗液会破坏土壤原有的微团聚结构，因此并不利于有机污染土壤的治理。反观，人工螯合剂淋洗液虽然对于重金属去除效果较好，并且有广泛的工程化应用，但同样对于有机污染物的去除效果不佳，而且因其结构稳定，通常不能被生物体降解，容易引发二次污染。生物表面活性剂对于重金属和有机物的去除效果都很明显，但通常此类物质需要生物体合成，成本较高，不适合进行工程化的应用。
因此，探求一种可以同时对重金属和有机物污染都有较好淋洗效果的新型绿色环保型淋洗液，对于污染土壤的治理修复有着重要意义。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种环保的能同时修复重金属和有机物污染土壤的淋洗液及应用。本发明提供的土壤淋洗剂对污染土壤中的重金属和有机污染物均有较好发的去除效果。淋洗液使用量少，价格低廉。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案。
本发明提供一种修复重金属和有机物污染土壤的淋洗液，其由聚环氧琥珀酸和水组成；按重量百分数计，聚环氧琥珀酸占6～10wt％，水占90～94wt％。优选的，按重量百分数计，聚环氧琥珀酸占8～10wt％，水占90～92wt％。
本发明还提供一种上述的淋洗液在修复重金属和有机物污染土壤方面的应用。
本发明中，其应用方法采用超声辅助淋洗法，包括以下步骤：
(1)将污染土壤和土壤淋洗液混合后，依次进行超声和固液分离，得到固态物质；
(2)将所述固态物质和水混合后，依次进行超声和固液分离，得到修复后土壤。
本发明中，步骤(1)中，污染土壤和土壤淋洗液的质量体积比为1:5～1:10g/ml。
本发明中，步骤(1)和步骤(2)中，超声温度为25～30℃；超声时间为60～70min；超声功率为200～400W；超声频率为40～60kHz。
本发明中，步骤(1)和步骤(2)中，固液分离为离心分离，离心分离的转速为7000～8000rpm；时间为10～20min。
本发明中，步骤(1)中，污染土壤中包括Cd、Cu、Pb以及五氯硝基苯。
本发明提供的土壤淋洗液用于修复污染土壤时，通过超声淋洗的方法对污染土壤进行修复，具有淋洗时间短、修复效果好的优点，可以同时去除土壤中的重金属和有机污染物。实施例结果表明，本发明提供的修复方法对污染土壤中的Cd、Cu、Pb的淋洗去除率分别可以达到94.1％、86.6％、75.6％，对有机污染物的淋洗去除率可以达到81.0％。
本发明提供的土壤淋洗液成分简单，绿色无污染，对污染土壤中的重金属和有机污染物均有较好的去除效果，不会产生对土壤的二次污染问题，对污染土壤的治理修复具有重要意义。
本发明采用的淋洗液活性组分是聚环氧琥珀酸，它无磷、非氮结构，易被生物降解，其可以通过自身羧基基团对重金属的螯合作用淋洗去除土壤中重金属污染物。并且聚环氧琥珀酸是一种表面活性剂，其既含有亲水基团又含有疏水基团，可通过表面活性剂的增溶和增流作用将有机污染物分配到胶束疏水相中，从而淋洗去除土壤中有机污染物。
综上，和现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.既能淋洗修复重金属污染土壤，又可以淋洗修复有机物污染土壤。
2.淋洗液活性组分聚环氧琥珀酸易生物降解，不会产生二次污染，因而是一种环保型淋洗液。
3.淋洗液价格相对低廉。
具体实施方式
实施例1
一种修复重金属和有机物污染土壤的环保型淋洗液包括聚环氧琥珀酸和水，其含量为：聚环氧琥珀酸6wt％，水94wt％，按照如下方法制备：称取6g的聚环氧琥珀酸，将其加入烧杯中，向烧杯中加入94g的水，搅拌溶解30分钟，使得环氧琥珀酸全部溶解即得到修复重金属和有机物污染土壤的环保型淋洗液100g。
将1g重金属有机物污染土壤和9毫升上述土壤淋洗液置于离心管中，将离心管置于超声波清洗器中进行第一超声，控制温度为25℃，频率50kHz，功率300W，超声60分钟；取出离心管，置于离心机中，在7500转/分速率下进行离心分离10分钟，倒去上清液，得到固态离心物；向离心管内加入9毫升的去离子水，在室温条件下，置于超声波清洗器中进行第二超声，频率50kHz，功率300W，超声60分钟；然后放入离心机中，在7500转/分速率下进行离心分离10分钟，倒去上清液，得到洗净的土壤。
污染土壤淋洗前后的重金属和有机物含量如表1所示；
表1污染土壤淋洗前后的重金属和有机物含量
项目 Cd Cu Pb 五氯硝基苯
淋洗前/(mmol/kg) 10 10 10 10
淋洗后/(mmol/kg) 0.595 1.34 2.44 1.905
去除率 94.1％ 86.6％ 75.6％ 81.0％
实施例2
一种修复重金属和有机物污染土壤的环保型淋洗液包括聚环氧琥珀酸和水，其含量为：聚环氧琥珀酸8wt％，水92wt％，按照如下方法制备：称取8g的聚环氧琥珀酸，将其加入烧杯中，向烧杯中加入92g的水，搅拌溶解30分钟，使得环氧琥珀酸全部溶解即得到修复重金属和有机物污染土壤的环保型淋洗液100g。
将2g重金属有机物污染土壤和10毫升上述土壤淋洗液置于离心管中，将离心管置于超声波清洗器中进行第一超声，控制温度为25℃，频率50kHz，功率300瓦，超声60分钟；取出离心管，置于离心机中，在7500转/分速率下进行离心分离10分钟，倒去上清液，得到固态离心物；向离心管内加入10毫升的去离子水，在室温条件下，置于超声波清洗器中进行第二超声，频率50kHz，功率300瓦，超声60分钟；然后放入离心机中，在7500转/分速率下进行离心分离10分钟，倒去上清液，得到洗净的土壤。
污染土壤淋洗前后的重金属和有机物含量如表2所示；
表2污染土壤淋洗前后的重金属和有机物含量
项目 Cd Cu Pb 五氯硝基苯
淋洗前/(mmol/kg) 6.8 8.4 7.5 5.4
淋洗后/(mmol/kg) 0.844 1.358 2.185 0.882
去除率 87.6％ 83.8％ 70.9％ 83.7％
实施例3
一种修复重金属和有机物污染土壤的环保型淋洗液包括聚环氧琥珀酸和水，其含量为：聚环氧琥珀酸10wt％，水90wt％，按照如下方法制备：称取10g的聚环氧琥珀酸，将其加入烧杯中，向烧杯中加入90g的水，搅拌溶解30分钟，使得环氧琥珀酸全部溶解即得到修复重金属和有机物污染土壤的环保型淋洗液100g。
将2g重金属有机物污染土壤和16毫升上述土壤淋洗液置于离心管中，将离心管置于超声波清洗器中进行第一超声，控制温度为25℃，频率50kHz，功率300瓦，超声60分钟；取出离心管，置于离心机中，在7500转/分速率下进行离心分离15分钟，倒去上清液，得到固态离心物；向离心管内加入16毫升的去离子水，在室温条件下，置于超声波清洗器中进行第二超声，频率50kHz，功率300瓦，超声60分钟；然后放入离心机中，在7500转/分速率下进行离心分离15分钟，倒去上清液，得到洗净的土壤。
污染土壤淋洗前后的重金属和有机物含量如表3所示；
表3污染土壤淋洗前后的重金属和有机物含量
项目 Cd Cu Pb 五氯硝基苯
淋洗前/(mmol/kg) 8 6.8 7.3 5.8
淋洗后/(mmol/kg) 2.692 1.153 1.562 1.83
去除率 66.4％ 83.0％ 78.6％ 68.4％

Claims (8)

1.一种修复重金属和有机物污染土壤的淋洗液，其特征在于，其由聚环氧琥珀酸和水组成；按重量百分数计，聚环氧琥珀酸占6～10wt％，水占90～94wt％。
2.根据权利要求1所述的淋洗液，其特征在于，按重量百分数计，聚环氧琥珀酸占8～10wt％，水占90～92wt％。
3.根据权利要求1或2所述的淋洗液在修复重金属和有机物污染土壤方面的应用。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，其应用方法采用超声辅助淋洗法，包括以下步骤：
(1)将污染土壤和土壤淋洗液混合后，依次进行超声和固液分离，得到固态物质；
(2)将所述固态物质和水混合后，依次进行超声和固液分离，得到修复后土壤。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，步骤(1)中，污染土壤和土壤淋洗液的质量体积比为1:5～1:10g/ml。
6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)中，超声温度为25～30℃；超声时间为60～70min；超声功率为200～400W；超声频率为40～60kHz。
7.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)中，固液分离为离心分离，离心分离的转速为7000～8000rpm；时间为10～20min。
8.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，步骤(1)中，污染土壤中包括Cd、Cu、Pb以及五氯硝基苯。
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