CN111672898A

CN111672898A - 一种重金属污染土壤的化学淋洗方法

Info

Publication number: CN111672898A
Application number: CN202010619374.7A
Authority: CN
Inventors: 刘亚南; 赵良; 柏小东
Original assignee: Nanjing Pushi Environmental Technology Development Co ltd
Current assignee: Nanjing Pushi Environmental Technology Development Co ltd
Priority date: 2020-06-30
Filing date: 2020-06-30
Publication date: 2020-09-18
Anticipated expiration: 2040-06-30
Also published as: CN111672898B

Abstract

本发明涉及一种重金属污染土壤的化学淋洗方法，将重金属污染土壤风干后破碎，筛分60‑200目之间的土壤，往土壤中加入碘化钾溶液，调pH为3‑4.5并混匀，离心去除淋洗液，往淋洗后的土壤中加入盐酸羟胺溶液，调pH为1‑2.5并混匀，然后离心去除淋洗液，往淋洗后的土壤中加入高锰酸钾水溶液，调pH为3‑4并混匀，然后离心去除淋洗液，往淋洗后的土壤中加入氯化铁水溶液，调pH为3‑4并混匀，然后离心去除淋洗液，往淋洗后的土壤中加入去离子水，混合均匀后去除淋洗液，得到修复后的土壤。本发明采用碘化钾溶液、盐酸羟胺溶液、高锰酸钾水溶液以及氯化铁水溶液对污染土壤分步淋洗，能够全面去除土壤中的重金属，且修复效率高。

Description

一种重金属污染土壤的化学淋洗方法

技术领域

本发明涉及一种重金属污染土壤的化学淋洗方法，属于环境修复技术领域。

背景技术

近几十年来，工业化、城市化进程不断加快，土壤污染问题日益突出，原处市区或市郊的化工厂陆续搬迁，其遗留地纳入城市建设规划是必然趋势。然而工业生产活动导致了高浓度重金属在化工厂场地的富集，并向地下水及邻近地区扩散，是周边的农业生产和居民生活的巨大隐患。重金属具有残留时间长、隐蔽性强、毒性大等特点，不能为微生物降解，一旦进入环境即开始积累，以扬尘暴露或食物链传递威胁人体健康。因此，对遗留的化工厂搬迁场地开发再利用，必须进行污染土壤的修复与整治。

目前，重金属污染土壤的修复方法主要包括物理修复、化学修复和生物修复等方法。与其他修复方法相比，化学修复方法具有治理效果稳定、彻底等优点，土壤淋洗不仅可快速将污染物从土壤中移除，短时间内完成高浓度污染土壤的治理，而且治理费用相对较低廉，尤其适用于重度、小面积污染土壤的治理。

现有技术中，通常单独采用FeCl₃、柠檬酸或EDTA作为淋洗液对土壤进行淋洗，这些淋洗方法主要集中在对一种或两三种重金属(镉、铅、铜等)的污染土壤，对阴离子形式存在的砷和挥发性汞共存的污染土壤修复效果不理想。另外，土壤中重金属的结合态有易溶态、交换态、铁锰氧化态、有机结合态、残留态，金属活性依次递减，并且洗脱难度依次增加，传统淋洗液(FeCl₃、柠檬酸、EDTA)对易溶态、交换态去除效率好，但其余形态洗涤效果差，而重金属污染土壤中，铁锰结合态与有机结合态所占比例较大，故如何全面去除土壤中的重金属是一个亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中土壤化学淋洗技术的不足，提供一种重金属污染土壤的化学淋洗方法，该方法能够全面去除土壤中的重金属，并且修复效率高。

技术方案

一种重金属污染土壤的化学淋洗方法，包括如下步骤：

(1)将重金属污染土壤风干后进行破碎，然后筛分60-200目之间的土壤，混合均匀；

(2)以1:(5-15)的固液比往筛分后的土壤中加入碘化钾溶液，调pH为3-4.5并混合均匀，然后离心去除淋洗液，得到一次淋洗后的土壤；

(3)往一次淋洗后的土壤中加入盐酸羟胺溶液，调pH为1-2.5并混合均匀，然后离心去除淋洗液，得到二次淋洗后的土壤；

(4)往二次淋洗后的土壤中加入高锰酸钾水溶液，调pH为3-4并混合均匀，然后离心去除淋洗液，得到三次淋洗后的土壤；

(5)往三次淋洗后的土壤中加入氯化铁水溶液，调pH为3-4并混合均匀，然后离心去除淋洗液，得到四次淋洗后的土壤；

(6)往四次淋洗后的土壤中加入去离子水，混合均匀后去除淋洗液，得到修复后的土壤。

进一步，步骤(2)中，所述碘化钾溶液的浓度为0.1-1mol/L，优选为0.5mol/L。

进一步，步骤(3)中，所述盐酸羟胺溶液的浓度为0.1-1mol/L，优选为0.5mol/L。

进一步，步骤(4)中，所述高锰酸钾水溶液的浓度为0.1-1mol/L，优选为0.5mol/L。

进一步，步骤(5)中，所述氯化铁水溶液的浓度为0.1-1mol/L，优选为0.5mol/L。

进一步，步骤(2)至(5)中，得到淋洗后的土壤后，接着用清水淋洗，然后离心去除洗液。

进一步，步骤(2)至(5)中，所述混合均匀的方法为：在200rpm的水平振荡速度下振荡40-80min。

本发明的有益效果：

1、现有淋洗技术主要去除对一种或两三种重金属(Pb²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺等)的污染土壤，且对对于阴离子形式存在的砷(As0₃ ^3-，As0₄ ^3-)和挥发性汞(Hg)修复效果较差，本发明运用还原剂可以将吸附大量砷的铁锰氧化物还原并溶解，同时提高重金属去除率，并且KI可与汞反应形成络合物，离心分离达到去除汞的目的。

2、现有淋洗剂去除的重金属主要集中在易溶态和交换态，但对于活性较强、所占比例较大的铁锰氧化态和难以被洗脱的有机结合态去除效果较差，本发明采用还原剂、氧化剂与淋洗剂分步淋洗对提高土壤重金属去除效率。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1

采集广州某氮肥厂仓库土壤，测其基本理化性质：砷68.4mg/kg，镉1.56mg/kg，铅255.6mg/kg，铜320.0mg/kg，汞5.2mg/kg，pH＝7.28。

一种重金属污染土壤的化学淋洗方法，包括如下步骤：

(2)称取10g土壤放入250ml三角瓶中，加入50ml的0.5mol/L碘化钾溶液，用0.1mol/L HCl调节pH至4，在室温、水平振荡速度为200rpm下振荡60min，离心去除淋洗液，得到一次淋洗后的土壤；

(3)往一次淋洗后的土壤中加入50ml浓度为0.5mol/L的盐酸羟胺溶液，调pH为1.5，在室温、水平振荡速度为200rpm下振荡60min，然后离心去除淋洗液，得到二次淋洗后的土壤；

(4)往二次淋洗后的土壤中加入50ml浓度为0.5mol/L的高锰酸钾水溶液，用0.1mol/L HCl调pH为3，在室温、水平振荡速度为200rpm下振荡60min，然后离心去除淋洗液，得到三次淋洗后的土壤；

(5)往三次淋洗后的土壤中加入50ml的0.5mol/L氯化铁水溶液，用0.1mol/LHCl调节pH至4，在室温、水平振荡速度为200rpm下振荡60min，离心去除淋洗液，得到四次淋洗后的土壤；

(6)往四次淋洗后的土壤中加入50ml去离子水，在室温、水平振荡速度为200rpm下振荡60min，离心去除淋洗液，得到修复后的土壤。

对比例1

(1)将重金属污染土壤风干后进行破碎，然后筛分60-200目之间的土壤，混合均匀，称取10g土壤放入250ml三角瓶中，加入50ml 0.5mol/L FeCl₃水溶液，用0.1mol/L HCl调节pH至4，在室温水平振荡速度为200rpm下振荡50min，离心，分离出土壤和淋洗液；

(2)往分离出的土壤中再加入50ml的0.5mol/L FeCl₃水溶液，用0.1mol/LHCl调节pH至4，在室温水平振荡速度为200rpm下振荡50min，离心，分离出土壤和淋洗液；

(3)往分离出的土壤中再加入50ml的0.5mol/LFeCl₃水溶液，用0.1mol/LHCl调节pH至4，在室温水平振荡速度为200rpm下振荡50min，离心，分离出土壤和淋洗液；

(4)往分离出的土壤中再加入50ml的0.5mol/LFeCl₃水溶液，用0.1mol/LHCl调节pH至4，在室温水平振荡速度为200rpm下振荡50min，离心，分离出土壤和淋洗液；

(5)往分离出的土壤中加入50ml的去离子水，在室温水平振荡速度为200rpm下振荡60min，离心，去除淋洗液，得到修复后的土壤。

测试实施例1和对比例1修复后的土壤中的As、Cd、Pb、Cu、Hg的含量，实施例1中As、Cd、Pb、Cu、Hg在土壤中含量分别为32.27mg/kg、0.48mg/kg、76.48mg/kg、87.43mg/kg、2.8mg/kg，对比例1中As、Cd、Pb、Cu、Hg在土壤中含量分别为44.75mg/kg、0.72mg/kg、155.3mg/kg、186.3mg/kg、3.9mg/kg。实施例1的方法中，As、Cd、Pb、Cu、Hg的去除率分别达到52.82％，69.23％，70.08％，72.68％，46.15％，相对于对比文件1的方法，As、Cd、Pb、Cu、Hg的去除率分别提高了18.24％、15.38％、30.84％、30.9％、21.15％。

采用实施例1的方法淋洗后，土壤中重金属Cd、Pb、Cu、Hg含量均在建设用地土壤污染第一类用地筛选值范围内，As在建设用地土壤污染第二类用地筛选值范围内。

实施例2

采集广州某冶炼厂周围农田仓库土壤，测其基本理化性质：砷23.50mg/kg，镉30.65mg/kg，铅772mg/kg，铜222.3mg/kg，汞1.74mg/kg，pH＝5.75。

一种重金属污染土壤的化学淋洗方法，包括如下步骤：

对比例2

(2)往分离出的土壤中加入50ml的0.5mol/L FeCl₃水溶液，用0.1mol/L HCl调节pH至4，在室温水平振荡速度为200rpm下振荡50min，离心，分离出土壤和淋洗液；

(3)往分离出的土壤中加入50ml的0.5mol/LFeCl₃水溶液，用0.1mol/L HCl调节pH至4，在室温水平振荡速度为200rpm下振荡50min，离心，分离出土壤和淋洗液；

(4)往分离出的土壤中加入50ml的0.5mol/LFeCl₃水溶液，用0.1mol/L HCl调节pH至4，在室温水平振荡速度为200rpm下振荡50min，离心，分离出土壤和淋洗液；

测试实施例2和对比例2修复后的土壤中的As、Cd、Pb、Cu、Hg的含量，实施例2中As、Cd、Pb、Cu、Hg在土壤中含量分别为15.3mg/kg、0.52mg/kg、83.6mg/kg、62.5mg/kg、1.07mg/kg，对比例2中As、Cd、Pb、Cu、Hg在土壤中含量分别为18.3mg/kg、3.52mg/kg、287.4mg/kg、160.3mg/kg、1.53mg/kg。实施例2的方法中，As、Cd、Pb、Cu、Hg的去除率分别达到34.89％，98.3％，89.17％，71.88％，38.51％，相对于对比文件2的方法，As、Cd、Pb、Cu、Hg的去除率分别提高了12.77％、9.79％、26.4％、43.99％、26.44％。

采用实施例2的方法淋洗后，土壤中重金属Cd、Pb、Cu、Hg含量均在农用地土壤污染风险筛选值范围内，Cd在农用地土壤污染风险管制值范围内。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种重金属污染土壤的化学淋洗方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述重金属污染土壤的化学淋洗方法，其特征在于，步骤(2)中，所述碘化钾溶液的浓度为0.1-1mol/L。

3.如权利要求1所述重金属污染土壤的化学淋洗方法，其特征在于，步骤(3)中，所述盐酸羟胺溶液的浓度为0.1-1mol/L。

4.如权利要求1所述重金属污染土壤的化学淋洗方法，其特征在于，步骤(4)中，所述高锰酸钾水溶液的浓度为0.1-1mol/L。

5.如权利要求1所述重金属污染土壤的化学淋洗方法，其特征在于，步骤(5)中，所述氯化铁水溶液的浓度为0.1-1mol/L。

6.如权利要求1所述重金属污染土壤的化学淋洗方法，其特征在于，步骤(2)至(5)中，得到淋洗后的土壤后，接着用清水淋洗，然后离心去除洗液。

7.如权利要求1至6任一项所述重金属污染土壤的化学淋洗方法，其特征在于，步骤(2)至(5)中，所述混合均匀的方法为：在200rpm的水平振荡速度下振荡40-80min。