CN110628436A - 一种用于修复重金属污染土壤的复配淋洗剂及其应用 - Google Patents

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程帅龙
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    • C09K17/14—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials containing organic compounds only

Abstract

本发明属于污染土壤修复领域，公开了一种用于修复重金属污染土壤的复配淋洗剂及其应用。该复配淋洗剂是由浓度为0.0125～0.2mol/L的腐殖酸钠溶液和浓度为0.0125～0.1mol/L的柠檬酸溶液按照体积比为1:3～3:1复配而成。复配淋洗剂在处理Cu和Zn污染土壤中的应用，其特征在于：所述应用按照以下步骤：称取经过前处理的土壤样品，按固液比(g:ml)1:10～1:40加入复配淋洗剂，初步混合均匀；将初步混合均匀的样品置于振荡器匀速振荡反应4～8h，使土壤与淋洗剂充分接触；将振荡后样品取出，进行离心固液分离，测定上清液中重金属浓度。

Description

一种用于修复重金属污染土壤的复配淋洗剂及其应用
技术领域
本发明属于污染土壤修复领域，特别涉及一种用于修复重金属污染土壤的复配淋洗剂及其应用。
背景技术
当前我国城镇化进程不断加快，城市发展用地面临严峻考验，如何更好的利用城市土地成为当地政府必须考虑的问题。在土地重复利用的过程中，土壤污染成为了一个务必解决的重要问题。由于早期生产技术水平的限制以及不规范的污染物排放，大规模工业场地污染情况严重，棕地的治理再利用问题已严重制约了城市的发展。
作为一种快速高效、操作方便的土壤修复技术，土壤淋洗处理技术备受关注。土壤淋洗的作用机制在于利用淋洗剂或化学助剂与土壤中的污染物结合，并通过淋洗剂的解吸、螯合、溶解或固定等化学作用，达到修复污染土壤的目的。目前淋洗剂主要可以分为无机淋洗剂、人工螯合剂及生物表面活性剂，虽然这些淋洗剂对土壤重金属都有一定的去除效果，但无机淋洗剂易造成淋洗后土壤酸性过强，人工螯合剂易造成二次污染，生物表面活性剂价格昂贵，因此选择一种环境友好价格低廉的淋洗剂对重金属污染土壤的修复具有重要意义。
中国发明“一种复合重金属重度污染土壤的淋洗剂及其方法，申请号201710364113.3公开了一种利用氯化铁和柠檬酸复配修复As、Cd、Cr、Ni、Pb、Zn重金属重度污染土壤，该方法在淋洗过程中使用的复配淋洗剂浓度较大、酸性过强、淋洗时间过长的问题，对土壤的理化性质影响较大，处理时间过长和药剂浓度过大导致处理成本较高，不利于实际工程的应用。中国发明“一种重金属复合污染土壤修复的复配淋洗剂及其使用方法”，申请号201710519506.7公开了一种利用EDTA与柠檬酸复配淋洗剂进行土壤修复以及淋洗液处理的方法，该方法使用的人工螯合剂EDTA不利于生物降解，如过量使用会在环境中积累造成二次污染。另外，在应用过程中需使用NaOH溶液来调节淋洗剂的pH值，操作繁琐。
总之，现有的淋洗剂尽管对土壤中的重金属有一定的去除效率，但都对土壤的理化性质造成了很大的影响，淋洗后也会带来新的污染物，处理成本偏高，如何克服这些问题成为本领域迫切需要解决的问题。
发明内容
为了克服以上淋洗剂中存在的缺点与不足，本发明提供一种用于修复重金属污染土壤的复配淋洗剂的制备方法。
本发明的又一目的在于提供一种上述用于修复重金属污染土壤的复配淋洗剂的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种用于修复重金属污染土壤的复配淋洗剂，该复配淋洗剂是由浓度为0.0125～0.2mol/L的腐殖酸钠溶液和浓度为0.0125～0.1mol/L的柠檬酸溶液按照体积比为1:3～3:1复配而成。
优选的，所述腐殖酸钠溶液和柠檬酸溶液的体积比为1:3、1:2、1:1、2:1或3:1。
上述复配淋洗剂的制备方法就是将浓度为0.0125～0.2mol/L的腐殖酸钠溶液和浓度为0.0125～0.1mol/L的柠檬酸溶液按照体积比为1:3～3:1混合而成。
上述的一种用于修复重金属污染土壤的复配淋洗剂在处理Cu和Zn污染土壤中的应用，所述应用按照以下步骤：
(1)称取经过前处理的土壤样品，加入复配淋洗剂，初步混合均匀；
(2)将初步混合均匀的样品置于水浴恒温振荡器匀速振荡反应，使土壤与淋洗剂充分接触；
(3)将振荡后样品取出，进行离心固液分离，测定上清液中重金属浓度。
步骤(1)所述前处理是将土壤样品晾干，研磨，筛除较大土块和杂物，过40～80目筛。
步骤(1)所述复配淋洗剂的用量按照每克土壤样品使用10～40ml复配淋洗剂计算。
步骤(2)所述振荡的速度为150～190r/min，所述反应的时间为4～8h。
步骤(3)所述离心的转速为3400r/min，离心时间为15min。
步骤(3)所述重金属去除率Cu为61.8％～78.9％，Zn为35.4％～53.8％。
本发明将低浓度柠檬酸与具有土壤改良作用的腐殖酸钠复配作为复合淋洗剂。一方面，腐殖酸钠含有羟基、醌基和羧基等较多的活性基团，且具有很大的内表面积，有较强的吸附、离子交换、络合能力；另一方面，柠檬酸带有“—COOH”和“—OH”等官能团，有良好的重金属络合能力，同时具有一定的酸度，有利于重金属从土壤颗粒表面的解析，进一步增强重金属的去除效率。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
(1)本发明将低浓度柠檬酸与腐殖酸钠复配，酸溶作用促进了重金属离子的解析，有利于复配淋洗剂成分对重金属的络合，从而提高了对土壤中重金属Cu、Zn的去除效率。
(2)本发明将低浓度柠檬酸与腐殖酸钠复配可以克服柠檬酸酸性过强造成土壤酸化、土壤养分流失等问题，复配淋洗剂为弱酸性或中性，对土壤理化性质影响较小，此外，腐殖酸钠对土壤有一定的改良作用，能够提高土壤有机质和其它营养元素的含量。
(3)本发明操作简单，操作过程不需调节土壤pH值，所需试剂浓度较低且价格低廉，极大降低了处理成本。
(4)本发明使用的复配淋洗剂主要成分为低浓度的腐殖酸钠和柠檬酸溶液，均具有良好的生物可降解性，不会造成二次污染。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
以下实施例所用土壤为实际污染场地土壤，其相关性质如下表1：
表1供试土壤理化性质
实施例1
(1)将Cu含量为12843.16mg/kg、Zn含量为9725.10mg/kg的实际搬迁场地土壤自然风干，研磨，通过60目筛；
(2)分别取0.03mol/L的腐殖酸钠溶液和0.03mol/L柠檬酸溶液混合，按体积比为1:3进行混合，作为复配淋洗剂；
(3)称取2.0g土壤样品于50ml离心管中，按固液比(g:ml)为1:40加入80ml复配淋洗剂；
(4)在25℃条件下，将上述离心管置于振荡器中，以185r/min匀速震荡6h后，以3400r离心15min，取上清液过0.45μm滤膜，测定其中Cu、Zn浓度；
实验结果表明，该条件下复配淋洗剂对Cu、Zn两种重金属的淋洗效率分别是64.0％，51.9％。
实施例2
(1)将Cu含量为12843.16mg/kg、Zn含量为9725.10mg/kg的实际搬迁场地土壤自然风干，研磨，通过60目筛；
(2)分别取0.03mol/L的腐殖酸钠溶液和0.03mol/L柠檬酸溶液混合，按体积比为1:2进行混合，作为复配淋洗剂；
(3)称取2.0g土壤样品于50ml离心管中，按固液比(g:ml)为1:40加入80ml复配淋洗剂；
(4)在25℃条件下，将上述离心管置于振荡器中，以185r/min匀速震荡6h后，以3400r离心15min，取上清液过0.45μm滤膜，测定其中Cu、Zn浓度；
实验结果表明，该条件下复配淋洗剂对Cu、Zn两种重金属的淋洗效率分别是64.7％，53.8％。
实施例3
(1)将Cu含量为12843.16mg/kg、Zn含量为9725.10mg/kg的实际搬迁场地土壤自然风干，研磨，通过60目筛；
(2)分别取0.03mol/L的腐殖酸钠溶液和0.03mol/L柠檬酸溶液混合，按体积比为1:1进行混合，作为复配淋洗剂；
(3)称取2.0g土壤样品于50ml离心管中，按固液比(g:ml)为1:20加入40ml复配淋洗剂；
(4)在25℃条件下，将上述离心管置于振荡器中，以185r/min匀速震荡6h后，以3400r离心15min，取上清液过0.45μm滤膜，测定其中Cu、Zn浓度；
通过计算，该条件下复配淋洗剂对Cu、Zn两种重金属的去除效率分别可以达到65.6％、43.7％。
实施例4
(1)将Cu含量为12843.16mg/kg、Zn含量为9725.10mg/kg的实际搬迁场地土壤自然风干，研磨，通过60目筛；
(2)分别取0.2mol/L的腐殖酸钠溶液和0.05mol/L柠檬酸溶液混合，按体积比为2:1进行混合，作为复配淋洗剂；
(3)称取2.0g土壤样品于50ml离心管中，按固液比(g:ml)为1:20加入40ml复配淋洗剂；
(4)在25℃条件下，将上述离心管置于振荡器中，以185r/min匀速震荡6h后，以3400r离心15min，取上清液过0.45μm滤膜，测定其中Cu、Zn含量；
实验结果表明，该条件下复配淋洗剂对Cu、Zn两种重金属的淋洗效率分别是78.9％，36.5％。
实施例5
(1)将Cu含量为12843.16mg/kg、Zn含量为9725.10mg/kg的实际搬迁场地土壤自然风干，研磨，通过60目筛；
(2)分别取0.1mol/L的腐殖酸钠溶液和0.03mol/L柠檬酸溶液混合，按体积比为3:1进行混合，作为复配淋洗剂；
(3)称取2.0g土壤样品于100ml离心管中，按固液比(g:ml)为1:20加入40ml复配淋洗剂；
(4)在25℃条件下，将上述离心管置于振荡器中，以185r/min匀速震荡6h后，以3400r离心15min，取上清液过0.45μm滤膜，测定其中Cu、Zn浓度；
实验结果表明，该条件下复配淋洗剂对Cu、Zn两种重金属的淋洗效率分别是61.8％，35.4％。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于修复重金属污染土壤的复配淋洗剂，其特征在于：该复配淋洗剂是由浓度为0.0125～0.2mol/L的腐殖酸钠溶液和浓度为0.0125～0.1mol/L的柠檬酸溶液按照体积比为1:3～3:1复配而成。
2.根据权利要求1所述的一种用于修复重金属污染土壤的复配淋洗剂，其特征在于：所述腐殖酸钠溶液和柠檬酸溶液的体积比为1:3、1:2、1:1、2:1或3:1。
3.根据权利要求1所述的一种用于修复重金属污染土壤的复配淋洗剂在处理Cu和Zn污染土壤中的应用，其特征在于：所述应用按照以下步骤：
(1)称取经过前处理的土壤样品，加入复配淋洗剂，初步混合均匀；
(2)将初步混合均匀的样品置于水浴恒温振荡器匀速振荡反应，使土壤与淋洗剂充分接触；
(3)将振荡后样品取出，进行离心固液分离，测定上清液中重金属浓度。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：步骤(1)所述前处理是将土壤样品晾干，研磨，筛除较大土块和杂物，过40～80目筛。
5.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：步骤(1)所述复配淋洗剂的用量按照每克土壤样品使用10～40ml复配淋洗剂计算。
6.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：步骤(2)所述振荡的速度为150～190r/min，所述反应的时间为4～8h。
7.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：步骤(3)所述离心的转速为3400r/min，离心时间为15min。
8.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：步骤(3)所述重金属去除率Cu为61.8％～78.9％，Zn为35.4％～53.8％。
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