RU2471849C1 - Composition for detoxification of soils contaminated mainly with arsenic - Google Patents
Composition for detoxification of soils contaminated mainly with arsenic Download PDFInfo
- Publication number
- RU2471849C1 RU2471849C1 RU2011128804A RU2011128804A RU2471849C1 RU 2471849 C1 RU2471849 C1 RU 2471849C1 RU 2011128804 A RU2011128804 A RU 2011128804A RU 2011128804 A RU2011128804 A RU 2011128804A RU 2471849 C1 RU2471849 C1 RU 2471849C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- arsenic
- composition
- treated
- blue clay
- soil
- Prior art date
Links
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 26
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 26
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 239000002689 soil Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 238000001784 detoxification Methods 0.000 title abstract description 4
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910052570 clay Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 229910001447 ferric ion Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 11
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 8
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 5
- 239000005909 Kieselgur Substances 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N AI2O3 Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 3
- -1 iron arsenates Chemical class 0.000 description 3
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K Iron(III) chloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 2
- 230000001603 reducing Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017253 AsO Inorganic materials 0.000 description 1
- 240000005332 Sorbus domestica Species 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 125000001317 arsoryl group Chemical group *[As](*)(*)=O 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting Effects 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003100 immobilizing Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- CDBAKLRDFBGJOX-UHFFFAOYSA-K sodium arsenate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-][As]([O-])([O-])=O CDBAKLRDFBGJOX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229940047047 sodium arsenate Drugs 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000004016 soil organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- UPKAWFACSJWKND-ZXFFUEEESA-J tetrasodium;(6E)-4-amino-6-[[4-[4-[(2Z)-2-(8-amino-1-oxo-5,7-disulfonatonaphthalen-2-ylidene)hydrazinyl]-3-methoxyphenyl]-2-methoxyphenyl]hydrazinylidene]-5-oxonaphthalene-1,3-disulfonate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[Na+].C\1=CC2=C(S([O-])(=O)=O)C=C(S([O-])(=O)=O)C(N)=C2C(=O)C/1=N/NC(C(OC)=C1)=CC=C1C1=CC=C(N\N=C\2C(C3=C(N)C(=CC(=C3C=C/2)S([O-])(=O)=O)S([O-])(=O)=O)=O)C(OC)=C1 UPKAWFACSJWKND-ZXFFUEEESA-J 0.000 description 1
- 230000001131 transforming Effects 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области мелиорации почв и может быть использовано при рекультивации земель, загрязненных мышьяком и другими элементами с переменной степенью окисления, проявляющими в почве как окислительные, так и восстановительные свойства и легко переходящими из катионной формы в анионную и обратно.The present invention relates to the field of soil reclamation and can be used in the reclamation of lands contaminated with arsenic and other elements with a variable degree of oxidation, exhibiting both oxidizing and reducing properties in the soil and easily transforming from cationic to anionic form and vice versa.
Известны составы для мелиорации почв, которые сорбируют либо катионные формы элементов - тяжелые металлы (пат. РФ №20491207, МПК C09K 17/00, 1992 г.), либо анионные - сульфаты, нитраты и т.п. (например, органические вещества сапропеля) или соединения молекулярного строения без выраженных зарядов на частицах вещества - нефтепродукты и другие органические соединения (пат. РФ №2198987, МПК E02B 15/04, C02F 1/28, 2003 г.).Compositions for soil reclamation are known that sorb either cationic forms of elements - heavy metals (US Pat. RF No. 20491207, IPC C09K 17/00, 1992), or anionic - sulfates, nitrates, etc. (for example, organic substances of sapropel) or compounds of molecular structure without pronounced charges on the particles of the substance - oil products and other organic compounds (US Pat. RF No. 2198987, IPC E02B 15/04, C02F 1/28, 2003).
Недостатком известных составов является их малая эффективность при наличии в почве элементов с переходной валентностью, существующих как в катионной, так и в анионной форме.A disadvantage of the known compositions is their low efficiency in the presence of transitional valence elements in the soil that exist both in cationic and anionic forms.
Наиболее близким к предлагаемому является состав для мелиорации почв «Сорбекс» (пат. РФ №2049107, МПК C09K 17/00, 1992 г.) на основе сапропеля, включающий минеральные компоненты, такие как цеолит и глинозем. Обладает высокой сорбционной активностью в отношении подвижных форм тяжелых металлов, в частности меди и цинка, но значительно менее эффективен в отношении элементов с переходной валентностью, в частности мышьяка.Closest to the proposed is a composition for land reclamation "Sorbex" (US Pat. RF No. 2049107, IPC C09K 17/00, 1992) based on sapropel, including mineral components such as zeolite and alumina. It has high sorption activity in relation to mobile forms of heavy metals, in particular copper and zinc, but is much less effective in relation to transition valence elements, in particular arsenic.
Устранить этот недостаток позволяет предлагаемый состав для детоксикации почв, загрязненных преимущественно мышьяком, включающий диатомит, обработанный Fe3+, и голубую глину при следующем соотношении компонентов, вес.%:To eliminate this drawback allows the proposed composition for detoxification of soils, mainly contaminated with arsenic, including diatomite treated with Fe 3+ , and blue clay in the following ratio, wt.%:
Компоненты для данного сорбента были выбраны на основании проведенных лабораторных экспериментов.The components for this sorbent were selected based on laboratory experiments.
Трехвалентное железо Fe3+ является активным сорбентом анионной формы мышьяка (, и т.п.) в результате образования арсенатов железа:Trivalent iron Fe 3+ is an active sorbent of the anionic form of arsenic ( , etc.) as a result of the formation of iron arsenates:
Однако эти соли неустойчивы, и в результате гидролиза в водном растворе мышьяк вновь переходит в растворимое состояние:However, these salts are unstable, and as a result of hydrolysis in an aqueous solution, arsenic again passes into a soluble state:
Поэтому трехвалентное железо необходимо закрепить на силикатах диатомита, в результате чего полученные арсенаты железа остаются иммобилизованными.Therefore, ferric iron must be fixed on diatomite silicates, as a result of which the obtained iron arsenates remain immobilized.
Аналогичным действием обладает Al3+ в составе оксида алюминия (Al2O3) - минерала голубая глина:Al 3+ in the composition of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) - the mineral blue clay has a similar effect:
Однако в этом случае анионные формы мышьяка легко восстанавливаются до катионных форм под воздействием органического вещества почвы:However, in this case, the anionic forms of arsenic are easily reduced to cationic forms under the influence of soil organic matter:
(электронные органических соединений почвы) = Н2О + As3+ (electronic organic soil compounds) = H 2 O + As 3+
Катионные формы мышьяка могут быть сорбированы только анионными сорбентами (например, органические вещества сапропеля), поэтому для предотвращения процесса восстановления мышьяка в составе должен присутствовать сильный окислитель, переводящий мышьяк в окисленную анионную форму. Трехвалентное железо отвечает этим требованиям, так как легко восстанавливается до двухвалентного и тем самым препятствует процессу восстановления мышьяка.Cationic forms of arsenic can only be sorbed by anionic sorbents (for example, organic substances of sapropel), therefore, to prevent the recovery of arsenic, a strong oxidizing agent must be present in the composition, converting arsenic into an oxidized anionic form. Ferric iron meets these requirements, as it is easily reduced to ferrous and thereby interferes with the recovery of arsenic.
Fe3++e (электронные органических соединений почвы) = Fe2+ Fe 3+ + e (electronic organic soil compounds) = Fe 2+
Таким образом, состав на основе диатомита и голубой глины должен содержать как собственно сорбенты анионных форм мышьяка, так и окислитель, препятствующий процессам восстановления мышьяка, в данном случае - ионы трехвалентного железа.Thus, the composition based on diatomite and blue clay should contain both sorbents of anionic forms of arsenic proper and an oxidizing agent that impedes the recovery of arsenic, in this case ferric ions.
Проведенные эксперименты подтверждают эту теорию.The conducted experiments confirm this theory.
Предложенный состав для детоксикации почв, загрязненных преимущественно мышьяком, содержащий диатомит, обработанный Fe3+, и голубую глину, получали следующим образом.The proposed composition for the detoxification of soils contaminated mainly with arsenic, containing diatomite treated with Fe 3+ and blue clay, was prepared as follows.
Природный диатомит дробили до размера частиц не более 2 мм для увеличения суммарной площади сорбента. Хлорид железа (III) растворяли в дистиллированной воде до получения насыщенного раствора. Измельченный диатомит помещали в раствор на 24 часа, затем надосадочный раствор сливали, а обработанные железом частицы высушивали до воздушно-сухого состояния.Natural diatomite was crushed to a particle size of not more than 2 mm to increase the total area of the sorbent. Iron (III) chloride was dissolved in distilled water to obtain a saturated solution. The crushed diatomaceous earth was placed in the solution for 24 hours, then the supernatant was decanted, and the iron-treated particles were dried to an air-dry state.
Голубую глину измельчали до размера частиц не более 2 мм, высушивали до 10-15% влажности. Затем компоненты смешивали в различных пропорциях.Blue clay was crushed to a particle size of not more than 2 mm, dried to 10-15% moisture. Then the components were mixed in various proportions.
Для изучения действия данной смеси проводили следующий лабораторный опыт.To study the effect of this mixture, the following laboratory experiment was performed.
Аллювиальную почву с фоновым содержанием мышьяка 0 мг/кг искусственно загрязняли раствором арсената натрия Na3AsO4. Навеску выдерживали в темном месте при температуре 22-25°C четыре недели. Затем определяли подвижные формы мышьяка. Через неделю анализ повторяли. После установления состояния равновесия в системе навеску обрабатывали различными сорбентами (7 вариантов, 3-кратная повторность). Количество сорбента определялось из расчета дозы внесения 10 т/га. В качестве сорбентов применяли:Alluvial soil with a background content of arsenic of 0 mg / kg was artificially contaminated with a solution of sodium arsenate Na 3 AsO 4 . The sample was kept in a dark place at a temperature of 22-25 ° C for four weeks. Then the mobile forms of arsenic were determined. After a week, the analysis was repeated. After establishing the equilibrium state in the system, the sample was treated with various sorbents (7 options, 3-fold repetition). The amount of sorbent was determined from the calculation of the dose of 10 t / ha. As sorbents used:
- диатомит,- diatomite,
- диатомит, обработанный трехвалентным железом,- diatomaceous earth treated with ferric iron,
- голубая глина,- blue clay,
- смесь диатомита, обработанного трехвалентным железом, и голубой глины,- a mixture of diatomaceous earth treated with ferric iron and blue clay,
- СОРБЭКС (сапропель, цеолит, глинозем),- SORBEX (sapropel, zeolite, alumina),
- сапропель,- sapropel
- цеолит.- zeolite.
Все образцы доводили до 65% влажности и выдерживали без доступа света при температуре 22-25°C в течение 4-х недель, затем производили определение в почве подвижных форм мышьяка. Через неделю анализ повторяли до установления состояния равновесия в системе. Полученные результаты приведены в таблице 1.All samples were brought to 65% moisture and kept without light at a temperature of 22-25 ° C for 4 weeks, then the mobile forms of arsenic were determined in the soil. After a week, the analysis was repeated until the equilibrium in the system was established. The results are shown in table 1.
Из полученных результатов можно сделать следующий выводы.From the results obtained, the following conclusions can be drawn.
Наиболее эффективным, иммобилизующим наибольшее количество мышьяка, является состав, содержащий диатомит, обработанный трехвалентным железом, и голубую глину. Значения pH после внесения различных составов остаются в пределах нормы (5,6-7,5), за исключением варианта, когда вносилась голубая глина в чистом виде (7,8).The most effective, immobilizing the largest amount of arsenic, is a composition containing diatomaceous earth treated with ferric iron and blue clay. The pH values after application of various compositions remain within the normal range (5.6-7.5), with the exception of the option when pure blue clay was applied (7.8).
Аналогичный опыт был проведен с составом с разным процентным соотношением компонентов - диатомита, обработанного трехвалентным железом, и голубой глины. Полученные результаты приведены в таблице 2.A similar experiment was carried out with a composition with different percentages of components — diatomite treated with ferric iron and blue clay. The results are shown in table 2.
Таким образом, оптимальным является состав с соотношением компонентов 50-60% диатомита, обработанного Fe3+, и 40-50% голубой глины, снижающий содержание подвижных форм мышьяка в почве на 87% и поддерживающий в почве оптимальный pH - 7,4.Thus, the optimal composition is with a component ratio of 50-60% of diatomite treated with Fe 3+ and 40-50% of blue clay, which reduces the content of mobile forms of arsenic in the soil by 87% and maintains an optimum pH of 7.4 in the soil.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2471849C1 true RU2471849C1 (en) | 2013-01-10 |
Family
ID=
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2610502C1 (en) * | 2015-09-30 | 2017-02-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт" Министерства обороны Российской Федерации | Composition for remediation of soil contaminated with arsenic-containing compounds |
RU2718815C1 (en) * | 2019-06-12 | 2020-04-14 | ООО "ЭкоИнноватор" | Method of producing peat-diatomite ameliorant composition for reclamation of lands contaminated with oil and oil products |
RU2730619C1 (en) * | 2019-11-27 | 2020-08-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки, федеральный исследовательский центр "Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук" (ФИЦ ПНЦБИ РАН) | Agent for reducing arsenic mobility in soil |
RU2819720C1 (en) * | 2023-10-31 | 2024-05-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный горный университет" | COMPOSITE GRANULAR SORBENT BASED ON NATURAL MATERIALS, ENRICHED WITH Fe2O3, FOR RECULTIVATION OF LANDS CONTAMINATED WITH As3+ |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2610502C1 (en) * | 2015-09-30 | 2017-02-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт" Министерства обороны Российской Федерации | Composition for remediation of soil contaminated with arsenic-containing compounds |
RU2718815C1 (en) * | 2019-06-12 | 2020-04-14 | ООО "ЭкоИнноватор" | Method of producing peat-diatomite ameliorant composition for reclamation of lands contaminated with oil and oil products |
RU2730619C1 (en) * | 2019-11-27 | 2020-08-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки, федеральный исследовательский центр "Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук" (ФИЦ ПНЦБИ РАН) | Agent for reducing arsenic mobility in soil |
RU2819720C1 (en) * | 2023-10-31 | 2024-05-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный горный университет" | COMPOSITE GRANULAR SORBENT BASED ON NATURAL MATERIALS, ENRICHED WITH Fe2O3, FOR RECULTIVATION OF LANDS CONTAMINATED WITH As3+ |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104845626B (en) | For administering the passivator of heavy-metal contaminated soil and its preparation and application | |
Zhu et al. | Sorption of Cu, Pb and Cr on Na-montmorillonite: competition and effect of major elements | |
Violante et al. | Biogeochemical processes at soil-root interface | |
CN101811021B (en) | Amphiphilic adsorbent capable of adsorbing both organic matter and heavy metal cation and preparation method thereof | |
Zohar et al. | Innovative approach for recycling phosphorous from agro-wastewaters using water treatment residuals (WTR) | |
Wang et al. | Enhanced adsorption of Pb (II) ions from aqueous solution by persimmon tannin-activated carbon composites | |
Singh et al. | Bioavailability and leachability of heavy metals during composting—a review | |
CN106944013B (en) | Removal of heavy metal lead ions in water body by sodium alginate-hydrotalcite-graphene gel spheres | |
Corrêa Nogueirol* et al. | Sequential extraction and speciation of Ba, Cu, Ni, Pb and Zn in soil contaminated with automotive industry waste | |
RU2610502C1 (en) | Composition for remediation of soil contaminated with arsenic-containing compounds | |
JP3961558B1 (en) | Anion adsorbent, water quality or soil purification agent and method for producing them | |
Chang et al. | Removal of As (III) and As (V) by natural and synthetic metal oxides | |
Łukowski | Fractionation of selected heavy metals (Zn, Ni, Cu) in municipal sewage sludges from Podlasie Province | |
RU2471849C1 (en) | Composition for detoxification of soils contaminated mainly with arsenic | |
Turan et al. | Chitosan-immobilized pumice for the removal of As (V) from waters | |
Wu et al. | The adsorption and catalytic transformations of chromium on Mn substituted goethite | |
CN112044945A (en) | Stabilizing and repairing agent and repairing method for fluoride-contaminated soil | |
Helios-Rybicka | Sorption of Ni, Zn and Cd on sepiolite | |
Ekinci Dogan et al. | Biosorption of Au (III) and Cu (II) from Aqueous Solution by a Non‐Living Cetraria Islandica (L.) Ach. | |
Quintáns-Fondo et al. | F sorption/desorption on two soils and on different by-products and waste materials | |
Chiban et al. | Arsenate removal by Withania frutescens plant from the south–western Morocco | |
JP6793544B2 (en) | Soil treatment materials and methods for purifying heavy metal-contaminated soil | |
FR2962928A1 (en) | STABILIZATION OF PORT SEDIMENTS POLLUTED BY MINERAL ADDITIVES | |
Van et al. | Immobilization of exchangeable cromium in a contaminated soil using natural zeolite as an effective adsorbent | |
US20030176757A1 (en) | Method for recombining soil |