CN112718840A - 一种重金属-有机物复合污染土壤的治理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种重金属‑有机物复合污染土壤的治理方法。具体方法包括：（1）取污染土壤样品，向土壤样品添加NaOCl溶液，于室温下进行振荡，去除土壤有机污染物；（2）继续向土壤样品中添加EDTA溶液，于室温下进行振荡，萃取土壤中的重金属；（3）将处理后的土壤样品用水进行淋洗，去除水溶态的重金属成分，过滤后分离残留土壤并收集过滤液。重金属‑有机物复合污染土壤经NaOCl氧化、EDTA萃取后能够有效去除土壤中的有机污染物包括但不限于如石油烃类、农药类等，重金属包括但不限于如镉、铜、铅、汞等。本发明提供的方法操作简单，对土壤周围环境依赖度低，在复合污染场地治理等领域具有良好的应用前景。

Description

一种重金属-有机物复合污染土壤的治理方法

技术领域

本发明属于环境保护以及土壤污染场地治理领域，具体涉及一种化学氧化和萃取工艺来治理重金属-有机物复合污染场地的技术。

技术背景

在过去的几十年，我国社会经济和现代产业得到了飞速发展，但由于工、农业中无机、有机及人工合成化学物质的大规模使用，土壤面临着越来越严重的污染问题。在我国，土壤复合污染已经成为污染场地的一个主要特征。以重金属-有机物复合污染为主，呈现出多类型污染物复合协同的态势。

造成重金属污染的原因非常多，土壤中典型的重金属污染物有铬、镉、铅、汞、砷、铜等，主要来源于采矿、金属冶炼、电镀工业、化工、金属加工、IT 行业和废旧电器回收等领域产生和排放的废水、废气、废渣，这些重金属污染物进入地表水、地下水和大气中后最终汇集于土壤，造成土壤重金属污染。

土壤有机污染物则主要来源于工企业废物排放、农业生产以及城市生活中化学产品的使用。近年来，种类繁杂的有机化学品在各种企业经营用途中的使用量增加，我国土壤中常见有机污染物的种类有：农药类、多环芳烃类（PAHs）、石油烃类（TPHs）、多氯联苯类（PCBs）、邻苯二甲酸酯类（PAEs）、卤代烃类等。如农药广泛使用造成的有机氯农药（OCPs）等的污染；变压器，电容器等电器和电子设备拆解、油漆制造废弃或泄露导致的区域性PCBs污染；使用塑料造成的PAEs污染；石油和煤的燃烧，焦化、煤油等工厂排出的三废导致的PAHs污染等。

在重金属-有机物复合污染体系下，不同类型的有机物和重金属会产生相互作用，使得这些污染场地的治理和修复难度较大。现有技术中，有关治理重金属-有机物复合污染场地的方法有限，常见的如，生物修复，植物修复，植物-微生物联合修复，强化电动修复等。上述方法能够在一定程度上取得成效，但存在成本较高，工程量较大，实施过程复杂，治理效果高度依赖周围环境，治理时间较长等问题。因此，开发经济、快速、高效的重金属-有机物复合污染土壤治理技术是未来土壤污染控制面临的重要问题。

化学氧化技术应用于土壤污染治理具有效率高（特别是对于大面积，高污染区域），成本低，易于获得，公众认可度高等优点。常用的化学氧化剂有过氧化氢、芬顿试剂、臭氧、高锰酸盐和过硫酸盐等。化学氧化技术可以处理土壤污染中的TPHs、PAHs、农药等大部分有机污染物。利用化学氧化-萃取技术治理重金属-有机物复合污染土壤的关键是将氧化剂和萃取剂与污染土壤中的污染物直接接触，从而氧化去除有机污染物并提取重金属，这一方法能够在较短时间内有效治理重金属-有机物复合污染土壤。

次氯酸钠（NaOCl）常用于水处理中作为消毒剂和杀菌剂，是一种价格低廉的氧化剂，在大规模应用于工业时具有良好的成本效应。因此，本发明将氧化剂NaOCl与萃取剂乙二胺四乙酸（EDTA）联合用于重金属-有机物复合污染土壤的治理。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术在治理重金属-有机物复合污染场地中存在的不足，提供一种价格低廉、快速高效、适应性强且对土壤环境不会造成严重影响的去除复合污染土壤中重金属和有机污染物的方法。

为了达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种重金属-有机物复合污染土壤的治理方法，采用氧化剂次氯酸钠（NaOCl）与萃取剂乙二胺四乙酸（EDTA）联合治理，具体包括如下步骤：

（1）氧化：取污染土壤样品，向土壤样品添加NaOCl溶液，于室温下进行振荡，去除土壤有机污染物；

（2）萃取：继续向土壤样品中添加EDTA溶液，于室温下进行振荡，萃取土壤中的重金属；

（3）淋洗：将处理后的土壤样品用水进行淋洗，去除水溶态的重金属成分，过滤后分离残留土壤并收集过滤液。

进一步地，步骤（1）中，所述污染土壤样品为重金属-有机物复合污染场地的土壤样品，使用前经风干、破碎处理。

进一步地，步骤（1）中，每个土壤样品与NaOCl溶液按1 g土壤: 1~5 mL溶液的比例进行配置，且NaOCl溶液的浓度为0.1~0.4 mol/L。

进一步地，步骤（1）中，振荡时间为4~6 h，振荡速率为160~180 r/min。

进一步地，步骤（1）中，无需调节土壤原始pH值。

进一步地，步骤（2）中，每个土壤样品与EDTA溶液按1 g土壤: 10~20 mL溶液的比例进行配置，且EDTA溶液浓度为0.1~0.4 mol/L。

进一步地，步骤（2）中，震荡时间为2~3 h。

进一步地，步骤（2）中，无需调节土壤pH值。

步骤（3）中，水淋洗是为去除重金属水溶态成分，水溶态重金属成分为重金属在土壤中的赋存形态之一。

本发明中，所述有机污染物为石油烃类、农药类或医药中间体类中的一种或两种以上，但不限于此；所述重金属通常为镉、铜、铅、或汞中的一种或两种以上，但不限于此，通过联合化学氧化-萃取技术去除污染土壤中的重金属和有机物污染成分，能在短时间内快速治理重金属-有机物复合污染土壤，适用于大面积表层重金属-有机物复合污染场地的治理。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明用于治理 土壤重金属-有机物复合污染所用的氧化剂和萃取剂经济易得，效果稳定且对不同的目标污染物具有广泛适用性。相比于现有技术，在实际工程应用时，对场地周围环境的依赖度低，操作过程简便，成本可控，工程应用可行性高。

2、本发明使用NaOCl作为氧化剂，在氧化处理时对土壤环境的影响和破坏程度较轻，土壤原生微生物种群能够保持相当的活性，后续可以联合生物修复技术进一步修复污染场地生态环境。使用EDTA作为萃取剂，能够有效去除土壤中一种或多种重金属污染成分，技术在工程上已较为成熟，可以很好的满足重金属污染土壤修复对稳定性，高效性及经济性的迫切需求。

附图说明

图1为本发明的工艺流程示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

实施例1

（1）取重金属（铜、铅）-有机物（石油烃类）复合污染场地土壤样品（0-20 cm表层土），于阴凉通风处风干、研磨待处理；

（2）取10 g步骤（1）所得土壤样品置于250 mL锥形瓶中，先加入10 mL 0.3 mol/LNaOCl溶液，使药剂与土壤颗粒充分混合，于室温下振荡5 h，振荡频率为180 r/min。用液相色谱仪测量氧化处理后土壤样品中有机物的浓度，测得总石油烃的去除率达到82.3％；

（3）继续向步骤（2）的锥形瓶中加入100 mL 0.1 mol/L EDTA萃取剂，于室温下振荡2 h，振荡频率为180 r/min。用原子吸收光谱仪测量土壤样品中重金属的浓度，测得萃取后铜、铅的去除率分别达到64.2%，66.3％；

（4）将经步骤（2）、（3）氧化萃取后的土壤样品用水过滤纸进行淋洗，测得最终总石油烃的去除率为83.7％，铜、铅的去除率分别为67.4％，68.5%。

实施例2

（1）取重金属（汞）-有机物（石油烃类）复合污染场地土壤样品（0-20 cm表层土），于阴凉通风处风干、研磨待处理；

（2）取10 g步骤（1）所得土壤样品置于250 mL锥形瓶中，先加入10 mL 0.4 mol/LNaOCl溶液，使药剂与土壤颗粒充分混合，于室温下振荡6 h，振荡频率为180 r/min。用液相色谱仪测量氧化处理后土壤样品中有机物的浓度，测得总石油烃的去除率达到88.4％；

（3）继续向步骤（2）的锥形瓶中加入100 mL 0.1 mol/L EDTA萃取剂，于室温下振荡3 h，振荡频率为180 r/min。用原子吸收光谱仪测量土壤样品中重金属的浓度，测得萃取后汞的去除率达到72.5％；

（4）将经步骤（2）、（3）氧化萃取后的土壤样品用水过滤纸进行淋洗，测得最终总石油烃的去除率为89.7％，汞的去除率为87.3％。

对比例1

（1）取重金属（铜、铅）-有机物（石油烃类）复合污染场地土壤样品（0-20 cm表层土），于阴凉通风处风干、研磨待处理；

（2）取10 g步骤（1）所得土壤样品置于250 mL锥形瓶中加入100 mL 0.1 mol/LEDTA萃取剂，于室温下振荡2 h，振荡频率为180 r/min。用原子吸收光谱仪测量土壤样品中重金属的浓度，测得萃取后铜、铅的去除率分别为60.9％，62.5%；

（3）继续向步骤（2）的锥形瓶中加入10 mL 0.3 mol/L NaOCl溶液，使药剂与土壤颗粒充分混合，于室温下振荡5 h，振荡频率为180 r/min。用液相色谱仪测量氧化处理后土壤样品中有机物的浓度，测得总石油烃的去除率为42.5％；

（4）将经步骤（2）、（3）氧化萃取后的土壤样品用水过滤纸进行淋洗，测得最终总石油烃的去除率为43.7％，铜、铅的去除率分别为67.2％，68.7%。

最后应说明的是：以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。熟悉本领域技术的人员可以对本发明技术方案做出许多可能的修改，或者修改为等同变化的等效实施例。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。因此，凡是不脱离本发明范畴所做任何简单的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种重金属-有机物复合污染土壤的治理方法，其特征在于，采用氧化剂NaOCl与萃取剂EDTA联合治理，具体包括如下步骤：

（1）氧化：取污染土壤样品，向土壤样品添加NaOCl溶液，于室温下进行振荡，去除土壤有机污染物；

（2）萃取：继续向土壤样品中添加EDTA溶液，于室温下进行振荡，萃取土壤中的重金属；

（3）淋洗：将处理后的土壤样品用水进行淋洗，去除水溶态的重金属成分，过滤后分离残留土壤并收集过滤液。

2.根据权利要求1所述的重金属-有机物复合污染土壤的治理方法，其特征在于，步骤（1）中，所述污染土壤样品为重金属-有机物复合污染场地的土壤样品，使用前经风干、破碎处理。

3.根据权利要求1所述的重金属-有机物复合污染土壤的治理方法，其特征在于，步骤（1）中，每个土壤样品与NaOCl溶液按1 g土壤: 1~5 mL溶液的比例进行配置，且NaOCl溶液的浓度为0.1~0.4 mol/L。

4.根据权利要求1所述的重金属-有机物复合污染土壤的治理方法，其特征在于，步骤（1）中，振荡时间为4~6 h，振荡速率为160~180 r/min。

5.根据权利要求1所述的重金属-有机物复合污染土壤的治理方法，其特征在于，步骤（2）中，每个土壤样品与EDTA溶液按1 g土壤: 10~20 mL溶液的比例进行配置，且EDTA溶液浓度为0.1~0.4 mol/L。

6.根据权利要求1所述的重金属-有机物复合污染土壤的治理方法，其特征在于，步骤（2）中，震荡时间为2~3 h。

7.根据权利要求1所述的重金属-有机物复合污染土壤的治理方法，其特征在于，步骤（1）和步骤（2）中，均无需调节土壤pH值。

Images