CN111375630B - 一种土壤修复的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种土壤修复的方法，污染土壤的治理领域，包括如下步骤，步骤1：将污染的土壤加入到一容器中，然后向土壤中加入水，使其成膏体状；步骤2：向土壤中中加入氧化剂，并将氧化剂与土壤混合均匀；步骤3：向土壤中加入蛭石颗粒，并将蛭石颗粒与土壤混合均匀；步骤4：向土壤中加入饱和氢氧化钙溶液，使得土壤与饱和氢氧化钙溶液充分混合后，静置2～4h；步骤5：对经步骤4处理后的土壤进行过滤，得到蛭石颗粒和土壤发生分离，从而得到可重新利用的土壤。这种方式能够使得重金属颗粒随同蛭石颗粒被从土壤中除去，从而达到提高了净化土壤的效率，适合大部分受重金属离子污染的土壤所使用。

Description

一种土壤修复的方法

技术领域

本发明涉及污染土壤的治理领域，特别涉及一种土壤修复的方法。

背景技术

土壤是人类环境的重要组成部分，是不可缺少、不可再生的自然资源，是一切生物赖以生存的重要基础，是地球生态系统物质、能量交换与循环的重要场所。随着工农业生产的发展，土壤的环境污染问题日趋严重，尤其是土壤重金属污染问题。土壤重金属污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性，污染物在土壤中的滞留时间长，植物或微生物难以降解，不仅可以导致土壤的退化、农作物受损，还会直接威胁人类的生命健康。近年来，同时随着环境恶化的加重，土壤的重金属污染问题也呈现出了日益复杂的趋势。大量的污染地块在存在着重金属污染的同时，也存在着严重的有毒有机物污染，给周围的居民和生态环境带来了严重的威胁。

为此，现有技术在修复被重金属污染的土壤时常采用磷酸盐、硫化物或碳酸盐等作为污染物稳定反应剂，将重金属转化成毒性较低或迁移性较低的物质。虽然，这样能够使重金属不具有危害性或移动性。但是，由于被处理后的重金属是被固定在了土壤中的，而非从土壤中被除去，因此，这些结果治理的土壤还是无法再作为普通土壤使用，需要进行填埋处理，不利于实现土壤的重复利用。

发明内容

本发明的目的是提供一种土壤修复的方法，其能够有效地将重金属从土壤脱离出，从而有利于提高土壤重复利用率。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：一种土壤修复的方法，包括如下步骤，

步骤1：将污染的土壤加入到一容器中，然后向土壤中加入水，使其成膏体状；

步骤2：向土壤中中加入氧化剂，并将氧化剂与土壤混合均匀；

步骤3：向土壤中加入蛭石颗粒，并将蛭石颗粒与土壤混合均匀；

步骤4：向土壤中加入饱和氢氧化钙溶液，使得土壤与饱和氢氧化钙溶液充分混合后，静置1～2h；

步骤5：对经步骤4处理后的土壤进行过滤，使得蛭石颗粒和土壤发生分离，从而得到可重新利用的土壤。

通过采用上述技术方案，首先向污染的土壤加入水，这样能够土壤中的重金属离子能够有一定的迁移能力。其次，向土壤中加入氧化剂，这样能够将重金属尽可能的氧化成最高价。再者，蛭石颗粒具有一定的孔隙，其具有良好的吸附效果，因而，向土壤中加入蛭石颗粒，这样能够有效地土壤中的重金属离子吸入到蛭石颗粒中。最后，由于重金属离子在之前的氧化剂作用下，已经全部被氧化成了最高价，这样饱和氢氧化钙加入后，氢氧根离子能够会尽可能地与最高价的重金属离子发生沉淀反应，此时，重金属离子也就被锁定在了蛭石颗粒中。从而，此时只要将蛭石颗粒和土壤分开，就能够实现将重金属离子从土壤中的脱离。

优选为，步骤1中在将污染的土壤加入到容器前，先将土壤进行破碎处理，使得土壤的粒径小于5mm。

通过采用上述技术方案，在加水前先将土壤粉碎成粒径小于5mm的粒径，这样有利于重金属离子从土壤中迁移出来。

优选为，步骤3中向土壤中加入的蛭石颗粒的粒径为1.4～1.8cm。

通过采用上述技术方案，由于土壤的颗粒粒径小于5mm，而蛭石颗粒的粒径为1.4～1.8cm，这样蛭石颗粒的粒径相当于是土壤粒径的三倍以上，从而只要通过筛选，就能够很容易地实现水和土壤之间的分离。

优选为，所述氧化剂为双氧水或臭氧。

通过采用上述技术方案，由于常规情况下，受重金属污染的土壤普遍都是酸性的，而双氧水和臭氧在酸性条件下，具有较强的氧化特性。并且，双氧水和臭氧在氧化处理土壤之后，其就会形成无污染的水或空气的成分，从而降低了土壤修复工艺的对环境造成二次污染的可能性。

优选为，步骤3中蛭石颗粒由十二烷基苯磺酸钠进行改性。

通过采用上述技术方案，利用十二烷基苯磺酸钠对蛭石颗粒进行改性后，由于十二烷基苯磺酸钠本身是阴离子表面活性剂，因而其能够增强蛭石表面的负电荷，从而更容易使得重金属离子向蛭石颗粒发生迁移，而被蛭石颗粒所吸附。

此处，将经过十二烷基苯环酸钠改性的蛭石颗粒与未经过改性的蛭石颗粒分别对含有Cu²⁺、Cr⁴⁺和Cd²⁺的水体进行吸附测试，得到的结果如附图1至3所示，从中可以看出，通过十二烷基苯磺酸钠改性后的蛭石颗粒相对于普通的蛭石颗粒而言具有更好的吸附重金属离子的能力。

优选为，步骤3中待蛭石颗粒加入至土壤后，每隔30min搅拌一次土壤。

通过采用上述技术方案，这样有利于蛭石颗粒充分地吸附土壤中的重金属离子。

优选为，步骤1中所添加的水的温度为50～60℃。

通过采用上述技术方案，选用50～60℃水加入到土壤中，这样首先能够有助于土壤发生软化，便于后续和其他净化用的原料进行充分混合。其次，有利于重金属离子在土壤中的迁移速率，从而更有利于重金属离子被蛭石颗粒所吸附。再者，由于土壤的整体温度都升高了，这样氢氧根离子在遇到重金属离子的时候，两者也就更容易形成难溶性的沉淀，从而重金属离子也就更容易随同蛭石颗粒被除去。

优选为，步骤1 中加水后土壤的塑性粘度控制在100～120Pa·s。

通过采用上述技术方案，将土壤的塑性粘度控制在100～120Pa·s这样保证了重金属离子在土壤中进行迁移，便于蛭石颗粒对重金属离子的吸附。而如果土壤的粘度小于100Pa·s，一方面需要投入大量的水，另一方面土壤易流动，不容易后期操作的控制。再者，如果土壤的粘度大于120Pa·s，这样重金属离子在土壤中就较难进行迁移，从而不容易被蛭石颗粒所吸收。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1、首先利用水软化土壤，这样保证了重金属离子的迁移性，便于蛭石颗粒吸附重金属离子；

2、将重金属离子氧化成最高价，这样有助于重金属离子和氢氧根离子之间更容易形成沉淀；

3、选用双氧水或臭氧来作为氧化剂，这是因为双氧水和臭氧氧化后的产物为水和空气的成分，从而也就避免了对环境造成二次污染的可能性；

4、利用十二烷基苯磺酸钠对蛭石颗粒进行改性，这样有利于提高蛭石颗粒吸附重金属离子的效率。

附图说明

图1为改性蛭石颗粒和普通蛭石颗粒随时间增加吸附Cu²⁺含量的曲线图；

图2为改性蛭石颗粒和普通蛭石颗粒随时间增加吸附Cr⁴⁺含量的曲线图；

图3为改性蛭石颗粒和普通蛭石颗粒随时间增加吸附Cd²⁺含量的曲线图。

具体实施方式

实施例一：

一种土壤修复的方法，包括如下步骤，

步骤1：将1t污染的土壤破碎至粒径小于5mm，之后加入到一容器中，然后向土壤中加入温度为50℃的水，使土壤的整体成粘度为110Pa·s的膏体状；

步骤2：向土壤中加入20Kg 35wt%的双氧水，并将35wt%的双氧水与土壤混合均匀；

步骤3：向土壤中加入粒径为1.4～1.8cm的蛭石颗粒，并将蛭石颗粒与土壤搅拌混合均匀，并每隔30min搅拌，总时长2h；

步骤4：向土壤中加入饱和氢氧化钙溶液，使得土壤与饱和氢氧化钙溶液充分混合后，静置2h；

步骤5：对经步骤4处理后的土壤进行过滤，使得蛭石颗粒和土壤发生分离，从而得到可重新利用的土壤。

其中，蛭石颗粒的改性主要方法：按蛭石一倍CEC 的十二烷基磺酸钠用蒸馏水溶解, 将其缓慢滴入一定量的蛭石浆液中,搅拌2 h, 控制温度在60℃～ 70℃之间。用超声波处理20 min 后将柱撑产物离心、洗涤、烘干、研磨、过筛, 取150目组分, 制得改性的蛭石颗粒。且此处的原蛭石颗粒从灵寿县旭阳矿业有限公司购得。

实施例二：

一种土壤修复的方法，包括如下步骤，

步骤1：将1t污染的土壤破碎至粒径小于5mm，之后加入到一容器中，然后向土壤中加入温度为60℃的水，使土壤的整体成粘度为100Pa·s的膏体状；

步骤2：向土壤中加入5m³ 0.1Mpa的臭氧，并将臭氧与土壤混合均匀；

步骤3：向土壤中加入粒径为1.4～1.8cm的蛭石颗粒，并将蛭石颗粒与土壤搅拌混合均匀，并每隔30min搅拌，总时长3h；

步骤4：向土壤中加入饱和氢氧化钙溶液，使得土壤与饱和氢氧化钙溶液充分混合后，静置1.5h；

步骤5：对经步骤4处理后的土壤进行过滤，使得蛭石颗粒和土壤发生分离，从而得到可重新利用的土壤。

实施例三：

一种土壤修复的方法，包括如下步骤，

步骤1：将1t污染的土壤破碎至粒径小于5mm，之后加入到一容器中，然后向土壤中加入温度为55℃的水，使土壤的整体成粘度为120Pa·s的膏体状；

步骤2：向土壤中加入20Kg 35wt%的双氧水，并将35wt%的双氧水与土壤混合均匀；

步骤3：向土壤中加入粒径为1.4～1.8cm的蛭石颗粒，并将蛭石颗粒与土壤搅拌混合均匀，并每隔30min搅拌，总时长4小时；

步骤4：向土壤中加入饱和氢氧化钙溶液，使得土壤与饱和氢氧化钙溶液充分混合后，静置1h；

步骤5：对经步骤4处理后的土壤进行过滤，使得蛭石颗粒和土壤发生分离，从而得到可重新利用的土壤。

对比例一

本对比例与实施例三的区别记载于，步骤1中土壤的整体粘度为130Pa·s。

实施例四：

一种土壤修复的方法，包括如下步骤，

步骤1：将1t污染的土壤破碎至粒径小于5mm，之后加入到一容器中，然后向土壤中加入温度为55℃的水，使土壤的整体成粘度为100Pa·s的膏体状；

步骤2：向土壤中加入5m³ 0.1Mpa的臭氧，并将臭氧与土壤混合均匀；

步骤3：向土壤中加入粒径为1.4～1.8cm的蛭石颗粒，并将蛭石颗粒与土壤搅拌混合均匀，并每隔30min搅拌，总时长3小时；

步骤4：向土壤中加入饱和氢氧化钙溶液，使得土壤与饱和氢氧化钙溶液充分混合后，静置2h；

步骤5：对经步骤4处理后的土壤进行过滤，使得蛭石颗粒和土壤发生分离，从而得到可重新利用的土壤。

对比例二：

本对比例与实施例四的区别仅在于，步骤2中土壤与5m³ 0.1Mpa的氮气进行混合。

原土取自宁波市鄞州区同谷路98号鄞州电镀城的土壤100g，将其加入到1L水中充分 溶解过滤，取滤液用液相色谱进行测试，得到土壤中重金属离子的含量g/lt土壤，测试结果 如表1所示：

表1

重金属离子名称	Cu<sup>2+</sup>	Co<sup>2+</sup>	Ni<sup>2+</sup>	Cr<sup>3+</sup>	Cr<sup>4+</sup>	Cd<sup>2+</sup>
							含量/g/lt土壤	12	8	13	5	8	9

将原土经实施例一至实施例四的方法处理后，再进行盐酸酸化，再进行重金属离子含量的测 试，结果如表2所示：

表2

重金属离子名称	Cu<sup>2+</sup>	Co<sup>2+</sup>	Ni<sup>2+</sup>	Cr<sup>3+</sup>	Cr<sup>4+</sup>	Cd<sup>2+</sup>
							实施例一	0.05	0.12	0.09	0.003	0.07	0.10
实施例二	0.07	0.10	0.10	0.001	0.08	0.11
							实施例三	0.06	0.08	0.08	0.001	0.09	0.08
对比例一	3.56	2.14	3.98	0.64	1.63	2.73
							实施例四	0.08	0.010	0.07	0.002	0.09	0.09
对比例二	0.31	0.12	0.42	2.3	0.12	0.23

从上表中能够充分地看出，通过本申请的土壤修复方法修复后的土壤，其内部的重金属离子 含量都比较低，适合被再次重新利用。再者，从实施例三和对比例一的比较中可以看出，当 土壤的粘度大于120Pa·s不利于蛭石颗粒对重金属离子的吸附。从实施例四和对比例二的比 较中可以看出，如果未对土壤进行氧化处理，这样低价的重金属离子无法得到充分的沉淀， 进而也就无法有效地被固定在蛭石颗粒中，降低了低价重金属离子被处理概率。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (6)

1.一种土壤修复的方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤1：将污染的土壤破碎至粒径小于5mm，之后加入到一容器中，然后向土壤中加入水，使其成膏体状；

步骤2：向土壤中加入氧化剂，并将氧化剂与土壤混合均匀；

步骤3：向土壤中加入粒径为1.4～1.8cm的蛭石颗粒，并将蛭石颗粒与土壤混合均匀；

步骤4：向土壤中加入饱和氢氧化钙溶液，使得土壤与饱和氢氧化钙溶液充分混合后，静置1～2h；

步骤5：对经步骤4处理后的土壤进行过滤，得到蛭石颗粒和土壤发生分离，从而得到可重新利用的土壤。

2.根据权利要求1所述的一种土壤修复的方法，其特征在于：所述氧化剂为双氧水或臭氧。

3.根据权利要求1所述的一种土壤修复的方法，其特征在于：步骤3中蛭石颗粒由十二烷基苯磺酸钠进行改性。

4.根据权利要求3所述的一种土壤修复的方法，其特征在于：步骤3中待蛭石颗粒加入至土壤后，每隔30min搅拌一次土壤。

5.根据权利要求1所述的一种土壤修复的方法，其特征在于：步骤1中所添加的水的温度为50～60℃。

6.根据权利要求1所述的一种土壤修复的方法，其特征在于：步骤1 中加水后土壤的塑性粘度控制在100～120Pa·s。

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