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Abstract

本发明公开了一种用于污染土壤地下水修复的还原药剂，包含化学还原组分10～15％、碳源材料24～36％、表面活性剂5％，余量为水。化学还原组分为七水硫酸亚铁。碳源材料包含乳酸、蔗糖和大豆油。表面活性剂包含十二烷基硫酸钠和卵磷脂。即该药剂中按质量百分比计包含七水硫酸亚铁10～15％，乳酸2～3％，蔗糖2～3％，大豆油20～30％，十二烷基硫酸钠0.5％；卵磷脂4.5％。本发明提供的药剂是经过乳化的液体碳源材料与化学还原组分复配构成的土壤地下水还原修复药剂，针对现有还原修复技术中碳源材料和化学还原剂存在的局限性，可有效用于修复土壤或地下水中六价铬污染或氯代脂肪烃类污染。

Description

一种用于污染土壤地下水修复的还原药剂
技术领域
本发明涉及一种用于污染场地修复领域的还原药剂，具体地，涉及一种用于土壤或地下水中六价铬污染或氯代脂肪烃类污染修复的还原药剂。
背景技术
六价铬Cr(VI)具有很强的生物毒性，部分六价铬化合物易溶于水，会随地下水较快的发生迁移，从而造成地下污染的扩散。三价铬Cr(III)生物毒性远小于六价铬，且在地下环境中易形成难溶的Cr(OH)3、铬铁矿物等难溶物质而被固定在原地，迁移性较弱。因此，修复土壤地下水中六价铬污染的常用方法是将其还原为三价铬。
化学还原的优点是起效快，常用于还原六价铬的化学还原药剂有零价铁粉、亚铁盐、还原性硫化物等。但在地下环境中，溶解态和可交换态的六价铬被化学还原后，吸附态和铁锰矿物结合态的六价铬可能会再次释放进入地下水，再加之土壤中广泛存在的锰氧化物等氧化性物质会将化学还原剂较快的氧化掉，造成土壤地下水中六价铬污染物浓度无法继续下降甚至反弹，造成修复“拖尾”现象。土壤中广泛存在具有六价铬耐受性的微生物，这些微生物代谢过程中可以使用六价铬作为电子受体，从而在有机质等电子供体的协同下可起到生物还原六价铬的修复作用。总体来看，生物还原反应速度较化学还原要慢，但有机质等电子供体在地下环境中不易被消耗，反应时效性长，适于污染场地的长期管控或作为化学还原修复的补充和强化。乳酸、蔗糖、植物油等碳源可以被微生物利用，人工向六价铬污染场地地下注入一定量的碳源，可以提供微生物活动的电子供体并驯化铬还原菌，有效强化地下生物还原六价铬污染的修复过程。虽然植物油是一种优质的碳源，但其本身黏度较大，憎水性高，不利于在地下分散，直接用于修复工程操作性不强。相对来说，乳化后的植物油分散为小粒径的油滴，黏度降低，在水中分散性增加，注入地下后能有较大的修复影响范围。其与化学还原剂复合使用可构建有效的土壤地下水中六价铬污染的还原修复效果。
此外，三氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯等氯代脂肪烃类污染物因其具有水溶性小、难降解、污染羽地下移动距离长、长期处于低渗透区等特点，现行的土壤地下水修复技术较难快速高效地修复地下的氯代脂肪烃污染。氯代脂肪烃类污染物同样可通过化学还原脱氯作用或者生物还原脱氯作用进行修复，实际修复过程中化学还原剂可迅速降低修复反应区的氧化还原电位并与目标污染物直接发生还原脱氯反应起到修复的作用，而有机质碳源则是在较低的氧化还原电位环境中作为电子供体参与生物还原脱氯反应来修复氯代脂肪烃类污染物。因此有机碳源与铁等化学还原剂复合使用可快速降低修复反应区的氧化还原电位，并通过化学及生物复合还原作用修复氯代脂肪烃类污染物。
发明内容
本发明的目的是提供一种经过乳化的液体碳源材料与化学还原组分复配构成的土壤地下水还原修复药剂，针对现有还原修复技术中碳源材料和化学还原剂存在的局限性，可有效用于修复土壤或地下水中六价铬污染或氯代脂肪烃类污染。
为了达到上述目的，本发明提供了一种用于污染土壤地下水修复的还原药剂，其中，所述的药剂按质量百分比计包含化学还原组分10～15％、碳源材料24～36％、表面活性剂5％，余量为水。
上述的用于污染土壤地下水修复的还原药剂，其中，所述的化学还原组分为七水硫酸亚铁。
上述的用于污染土壤地下水修复的还原药剂，其中，所述的碳源材料包含乳酸、蔗糖和大豆油；所述的药剂中按质量百分比计包含乳酸2～3％，蔗糖2～3％，大豆油20～30％。
上述的用于污染土壤地下水修复的还原药剂，其中，所述的表面活性剂包含十二烷基硫酸钠和卵磷脂；所述的药剂中按质量百分比计包含十二烷基硫酸钠0.5％；卵磷脂4.5％。
上述的用于污染土壤地下水修复的还原药剂，其中，所述的药剂在制备时，先将七水硫酸亚铁、蔗糖和水按照配比混合，配制成水溶性组分，再将大豆油和乳酸按照配比混合，配制成油溶性组分，最后将油溶性组分和水溶性组分混合，并按照配比加入表面活性剂高速搅拌震荡形成乳化液。
上述的用于污染土壤地下水修复的还原药剂，其中，所述的药剂能够稀释使用。
上述的用于污染土壤地下水修复的还原药剂，其中，所述的药剂稀释使用时，其稀释倍数不超过5倍。
上述的用于污染土壤地下水修复的还原药剂，其中，所述的药剂稀释后，在注入地下前要持续搅拌以维持药剂均质化。
本发明提供的用于污染土壤地下水修复的还原药剂具有以下优点：
本发明提供的还原修复药剂复配了化学还原成分和碳源材料，二者取长补短，可充分发挥化学还原成分起效快的优点，在直接还原部分目标污染物的同时可快速降低地下环境的氧化还原电位，帮助后续生物还原反应的启动；碳源材料是持久的有机还原药剂组合，可以作为电子供体参与生物还原反应，维持长时间的药剂还原作用效果。药剂中乳酸作为小分子碳源，蔗糖作为中分子碳源，大豆油作为大分子碳源，三种碳源可依次被微生物利用，快速启动地下的生物还原修复作用。本发明的药剂使用的表面活性剂无毒无害，在其作用下药剂形态为“水包油”型乳液，便于存储和施用，注射使用后便于药剂有效成分在地下的分散并快速形成修复效果。
附图说明
图1为本发明的用于污染土壤地下水修复的还原药剂在显微镜下的形态图。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式作进一步地说明。
本发明提供的用于污染土壤地下水修复的还原药剂，是一种用于六价铬或氯代脂肪烃污染土壤地下水修复的还原药剂，主要由化学还原组分、碳源材料和表面活性剂构成。
该药剂按质量百分比计包含化学还原组分10～15％、碳源材料24～36％、表面活性剂5％，余量为水。
优选地，化学还原组分为七水硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)。即该药剂中按质量百分比计包含七水硫酸亚铁10～15％。碳源材料包含乳酸、蔗糖和大豆油；该药剂中按质量百分比计包含乳酸2～3％，蔗糖2～3％，大豆油20～30％。表面活性剂包含十二烷基硫酸钠(SDS)和卵磷脂；该药剂中按质量百分比计包含十二烷基硫酸钠0.5％；卵磷脂4.5％。
该药剂在制备时，先将七水硫酸亚铁、蔗糖和水按照配比混合，配制成水溶性组分，再将大豆油和乳酸按照配比混合，配制成油溶性组分，最后将油溶性组分和水溶性组分混合，并按照配比加入表面活性剂高速搅拌震荡形成乳化液。高速震荡操作可以用高剪切乳化泵完成。该药剂在显微镜下的形态参见图1。
该还原修复药剂，形态为乳化液，在场地修复过程中可以稀释后使用。
该药剂稀释使用时，其稀释倍数不应超过5倍。
该药剂稀释后，在注入地下前要持续搅拌以维持药剂均质化。
下面结合实施例对本发明提供的用于污染土壤地下水修复的还原药剂做更进一步描述。
实施例1。
采用实验室小试，使用本发明提供的药剂还原修复六价铬污染土壤。
本实施例中的污染土壤为粉土夹少量碎石的杂填土。取污染土约1kg，筛分后四分法取土，将实验分为8组，每组100g土装入烧杯，投加所述的本发明药剂或部分药剂配方组分，投加质量比为25％，药剂与污染土壤充分混匀后密封烧杯，再将所有烧杯置于密闭的培养箱中养护。各组药剂配比、养护时间和药剂对六价铬的去除效果详见表1。
0组为空白组，不养护直接进样检测，测得污染土壤六价铬浓度为 1240mg/kg。第1、2组药剂直接为本发明药剂原浆，第3组和第4组药剂中没有碳源材料，仅有七水硫酸亚铁；第5组和第6组药剂中没有七水硫酸亚铁，仅有碳源材料；第7组药剂为加水稀释2.5倍后的本发明药剂。
表1：不同药剂用量稳定化处理土壤中汞的效果对比表。
Figure BDA0002401330820000051
对比0/3/4组结果，说明化学还原组分可以直接还原六价铬且还原效果较好；但延长养护时间对六价铬去除率提高有限，药剂持久性效果一般。对比0/5/6组结果，说明碳源材料对六价铬能其还原修复作用，但是还原效果一般；六价铬去除率和养护时间成正相关，说明药剂持久性效果较好。对比 0/1/7组结果，说明稀释2.5后的本发明药剂对六价铬依然具有较好的还原修复效果，本发明药剂可以根据需要适当稀释后使用以降低修复成本。
对比各组试验结果，总体表明本发明药剂具有反应速度快、持久性长、修复效果好等突出特点，复配后的药剂的各方面性能均优于各主要成分的修复效果，复配效果明显。
本发明提供的用于污染土壤地下水修复的还原药剂，是针对现有还原修复技术中碳源材料和化学还原剂存在的局限性，提供的一种经过乳化的液体碳源材料与化学还原组分复配构成的土壤地下水还原修复药剂，可有效用于修复土壤或地下水中六价铬污染或氯代脂肪烃类污染。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种用于污染土壤地下水修复的还原药剂，其特征在于，所述的药剂按质量百分比计包含化学还原组分10～15％、碳源材料24～36％、表面活性剂5％，余量为水。
2.如权利要求1所述的用于污染土壤地下水修复的还原药剂，其特征在于，所述的化学还原组分为七水硫酸亚铁。
3.如权利要求1所述的用于污染土壤地下水修复的还原药剂，其特征在于，所述的碳源材料包含乳酸、蔗糖和大豆油；所述的药剂中按质量百分比计包含乳酸2～3％，蔗糖2～3％，大豆油20～30％。
4.如权利要求1所述的用于污染土壤地下水修复的还原药剂，其特征在于，所述的表面活性剂包含十二烷基硫酸钠和卵磷脂；所述的药剂中按质量百分比计包含十二烷基硫酸钠0.5％；卵磷脂4.5％。
5.如权利要求2所述的用于污染土壤地下水修复的还原药剂，其特征在于，所述的药剂在制备时，先将七水硫酸亚铁、蔗糖和水按照配比混合，配制成水溶性组分，再将大豆油和乳酸按照配比混合，配制成油溶性组分，最后将油溶性组分和水溶性组分混合，并按照配比加入表面活性剂高速搅拌震荡形成乳化液。
6.如权利要求5所述的用于污染土壤地下水修复的还原药剂，其特征在于，所述的药剂能够稀释使用。
7.如权利要求6所述的用于污染土壤地下水修复的还原药剂，其特征在于，所述的药剂稀释使用时，其稀释倍数不超过5倍。
8.如权利要求7所述的用于污染土壤地下水修复的还原药剂，其特征在于，所述的药剂稀释后，在注入地下前要持续搅拌以维持药剂均质化。
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