CN109013694A - 一种镉和卤代烃污染土壤修复的方法 - Google Patents

一种镉和卤代烃污染土壤修复的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种镉和卤代烃污染土壤修复的方法，首先将镉和卤代烃污染地块的土壤挖出，通过破碎机处理成2～5mm的土壤颗粒；配置稀硝酸溶液，按1L/kg的比例将配置好的稀硝酸溶液加入土壤颗粒中，混合搅拌30min，过滤，再加入一定比例的活性氧化铝，得到土壤混合物；向土壤混合物送入真空热解搅拌装置，加热至150‑200℃，不断搅拌，保温30min，土壤中的硝酸镉和卤代烃从土壤中挥发，实现与土壤的分离；将一定比例的生物质碳加入到土壤中，混合均匀，将土壤调节为弱碱性，得到修复后的土壤。本发明具有使用热能消耗少，能有效分离土壤中的镉和卤代烃，方法简单，容易操作、治理效果好的优点，达到长效治理的目的。

Description

一种镉和卤代烃污染土壤修复的方法
技术领域：
本发明涉及土壤污染修复技术领域，具体涉及一种镉和卤代烃污染土壤修复的方法。
技术背景：
全国每年癌症发病人数180～200万人，死亡140～150万人，一定程度上与农产品污染超标有关。土壤重金属污染已逐渐成大众关注的焦点问题。
镉(Cd)污染是危害性最大的。土壤镉污染主要来源于大气中镉的沉降，农药、化肥和塑料薄膜使用，污水灌溉，污泥施肥，含重金属废弃物的堆积，金属矿山酸性废水污染等。Cd元素已被联合国环境规划署列为全球性意义危害化学物质之首。Cd污染不仅会引起土壤功能的失调、土质的下降，还会不同程度的损害植物的生理发育，影响植株的生长代谢。Cd通过植物吸收，富集而转移进入食物链危害人类的生命和健康。
随着石油、化工和焦化等行业的发展，污染土壤中主要以有机物污染作为主体，典型污染物通常是有机溶剂类,例如苯系物和卤代烃等。目前存在大量的镉和卤代烃复合污染土壤亟待处理。
在土壤修复中，镉的存在形态大多是以离子形态，面对日趋严重的土壤砷污染问题，世界上都越来越重视对各种土壤砷污染修复技术的研究和应用。土壤镉污染修复主要有工程处理方法：包括客土法、换土法、深耕翻土法、固化、稳定化方法、电动力修复法等，工程措施具有稳定、见效快的优点，但存在工程量大、投资费用高、二次污染隐患等缺点，不适宜大面积污染土壤的治理。化学治理方法包括淋溶法、施用改良剂等方法，能够在短期内降低土壤中重金属的毒性和生物有效性，因人为向土壤中施加化学药剂，易造成二次污染，且该方法是一种原位修复方法，重金属Cd仍存留在土壤中，容易再度活化危害植物，其潜在威胁并未消除；农业生态修复方法：通过调节诸如土壤水分、土壤pH值、土壤阳离子代换量和土壤氧化还原状况及气温、湿度等因素，降低Cd生物有效性，以减弱重金属对植物的毒害作用。Cd形态发生了改变，但仍存在土壤中，容易再度活化，对生物产生危害；植物修复方法：将某种特定的植物种植在重金属污染的土壤上，对土壤中的污染元素具有特殊的吸收富集能力，将植物收获并进行妥善处理(如灰化回收)后将重金属移出土体，达到污染治理与生态修复的目的。
对于土壤有机物污染，主要采用(1)客土、换土法；客土、换土法是最为常见的物理治理方法。该方法是将受到有机污染的土壤运走，送到指定地点填埋并处理，然后填回干净土壤，以降低有机污染物的含量。这种方法所需费用高，且只是对污染物进行了转移，容易造成二次污染，所以只适应于特殊情况下的土壤处理。(2)通风去污法；通风去污法主要是针对石油泄漏造成的土壤烃污染而发展起来的一种新方法。由于有机烃类有着较高的挥发性，因此可通过在污染地区打井，并引发空气对流加速污染物的挥发而清除土壤污染。郑远扬报道，美国一空军基地因燃料泄漏造成的土壤污染就是用这一方法进行了成功治理。由于通风去除效率受到多种因素的影响，因而现有的相关研究还不能对其去污机理有一个很好的解释，仍需就这一方法进行更深入的研究。(3)热处理法；热处理法是通过工程措施将污染土壤移出，采用各种加热方法将挥发性有机污染物赶出土壤，而后对其进行收集并处理的一种异位修复方法。
针对镉和卤代烃污染土壤治理，现有技术修复效率低、处理成本高、无法有效移除土壤重金属污染源等问题。因此，有必要从现有的各种方法中取长补短，将镉从污染土壤中脱除，实现土壤修复效果的彻底稳定。
发明内容：
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种镉和卤代烃污染土壤修复的方法，将土壤中的镉转化为硝酸镉，再通过加热将硝酸镉和卤代烃从土壤中分离。
本发明一种镉和卤代烃污染土壤修复的方法，具体采用下述步骤实现：
(1)、将镉和卤代烃污染地块的土壤挖出，通过破碎机处理成2～5mm的土壤颗粒；
(2)、配置稀硝酸溶液，按1L/kg的比例将配置好的稀硝酸溶液加入土壤颗粒中，混合搅拌30min，过滤，再加入一定比例的活性氧化铝，得到土壤混合物；
(3)、向土壤混合物送入真空热解搅拌装置，加热至150-200℃，不断搅拌，保温30min，土壤中的硝酸镉和卤代烃从土壤中挥发，实现与土壤的分离；
(4)、将一定比例的生物质碳加入到步骤(3)得到的土壤中，混合均匀，将土壤调节为弱碱性，得到修复后的土壤。
一种镉和卤代烃污染土壤修复的方法，所述稀硝酸溶液的浓度为0.1-1mol/L。
一种镉和卤代烃污染土壤修复的方法，所述活性氧化铝占土壤颗粒质量的3-5％。
一种镉和卤代烃污染土壤修复的方法，所述真空热解搅拌中体系压力为1Kpa。
一种镉和卤代烃污染土壤修复的方法，所述生物质碳是由质量比为4:1的核桃壳与氧化钙在体系压力为0.5KPa、热解温度为500℃的条件下真空热解30min得到的。
一种镉和卤代烃污染土壤修复的方法，所述生物质碳的加入量为土壤颗粒质量的10-30％。
技术原理：
首先将土壤进行破碎处理，将土壤进行充分解离，得到颗粒物；然后采用稀硝酸对土壤进行浸泡处理，使得土壤的镉离子转化为硝酸镉，加入活性氧化铝可以充分吸收土壤中的水分，在真空热解搅拌装置中，由于不断搅拌，加热至150-200℃，硝酸镉的沸点为132℃，卤代烃的沸点一般为100℃左右(1,2-二氯乙烷的沸点84-85℃)，硝酸镉和卤代烃受热分解挥发，由于加入了活性氧化铝，可以增大土壤的孔隙，在真空条件下更有利于硝酸镉和卤代烃的分离；最后加入生物质碳，由于生物质炭是利用核桃壳与氧化钙联合真空热解得到的，得到的碳具有多孔吸附的特性，氧化钙的加入能促进核桃壳生成多孔碳，也能调节土壤的酸碱度；由于前期加入了硝酸处理土壤，土壤呈酸性，有必要加入氧化钙进行调节，使得土壤呈中性，同时，活性氧化铝增大的土壤孔隙率，有利于土壤快速恢复原有的动植物载体功能。
本发明克服了现有技术的惯性和偏见思维，现有技术很少有加入酸或强氧化酸处理土壤，认为酸的处理会影响土壤的性能和修复效果；本发明通过将硝酸与土壤反应，生成硝酸镉，硝酸镉是低沸点物质，卤代烃是低沸点物质，在较低的温度下即可实现彻底分离修复，本发明采用生物质炭和活性氧化铝对土壤的物理化学性质进行调节，用较低成本的方式实现土壤的功能恢复，得到较为满意的修复效果。
与现有技术相比，本发明具有使用热能消耗少，能有效分离土壤中的镉和卤代烃，方法简单，容易操作、治理效果好的优点，达到长效治理的目的，有利于工业化推广应用。
附图说明：
图1为一种镉和卤代烃污染土壤修复的方法的工艺流程图。
具体实施方式：
按质量比为4:1的核桃壳与氧化钙在体系压力为0.5Kpa、热解温度为500℃的条件真空热解30min，得到的生物质碳。
将镉和1,2-二氯乙烷污染地块的土壤挖出，通过破碎机处理成2～5mm的土壤颗粒；配置稀硝酸溶液，按1L/kg的比例将配置好的0.1mol/L稀硝酸溶液加入1kg土壤颗粒中，混合搅拌30min，过滤，再加入500g活性氧化铝，得到土壤混合物；向土壤混合物送入真空热解搅拌装置，加热至150-200℃，体系压力为1kpa,不断搅拌，保温30min，土壤中的硝酸镉和卤代烃从土壤中挥发，实现与土壤的分离；将200g生物质碳加入到土壤中，混合均匀，将土壤调节为弱碱性，得到修复后的土壤。
试验效果：
修复前土壤中镉含量为363.03mg/kg，1,2-二氯乙烷含量为53.61mg/kg；修复后：土壤中镉含量为0.93mg/kg，1,2-二氯乙烷未检出，满足《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)二级农用土壤的要求。

Claims (6)

1.一种镉和卤代烃污染土壤修复的方法，其特征在于：具体采用下述步骤实现：
(1)、将镉和卤代烃污染地块的土壤挖出，通过破碎机处理成2～5mm的土壤颗粒；
(2)、配置稀硝酸溶液，按1L/kg的比例将配置好的稀硝酸溶液加入土壤颗粒中，混合搅拌30min，过滤，再加入一定比例的活性氧化铝，得到土壤混合物；
(3)、向土壤混合物送入真空热解搅拌装置，加热至150-200℃，不断搅拌，保温30min，土壤中的硝酸镉和卤代烃从土壤中挥发，实现与土壤的分离；
(4)、将一定比例的生物质碳加入到步骤(3)得到的土壤中，混合均匀，将土壤调节为弱碱性，得到修复后的土壤。
2.根据权利要求1所述的一种镉和卤代烃污染土壤修复的方法，其特征在于：所述稀硝酸溶液的浓度为0.1-1mol/L。
3.根据权利要求1所述的一种镉和卤代烃污染土壤修复的方法，其特征在于：所述活性氧化铝占土壤颗粒质量的3-5％。
4.根据权利要求1所述的一种镉和卤代烃污染土壤修复的方法，其特征在于：所述真空热解搅拌中体系压力为1KPa。
5.根据权利要求1所述的一种镉和卤代烃污染土壤修复的方法，其特征在于：所述生物质碳是由质量比为4:1的核桃壳与氧化钙在体系压力为0.5KPa、热解温度为500℃的条件下真空热解30min得到的。
6.根据权利要求1所述的一种镉和卤代烃污染土壤修复的方法，其特征在于：所述生物质碳的加入量为土壤颗粒质量的10-30％。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114130810A (zh) * 2021-11-29 2022-03-04 四川佳士特环境检测有限公司 一种卤代烃污染土壤的修复方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114130810A (zh) * 2021-11-29 2022-03-04 四川佳士特环境检测有限公司 一种卤代烃污染土壤的修复方法

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