[发明专利]一种化学还原与化学淋洗相结合修复重金属污染土壤的方法

说明书

技术领域

本发明涉及土壤重金属污染治理修复领域，特别是洗脱土壤铁锰氧化物吸附的重金属，所采用的化学还原与化学淋洗结合的方法。

背景技术

近年来，淋洗技术已经成为重金属污染土壤治理中最重要手段之一，淋洗技术既实现了重金属从土壤中分离，又有见效快、不受气候等条件制约的优势，逐步得到了广泛应用。在美国90年代实施的超级金计划（Superfund Program）中，已经开始了大规模的淋洗修复工程。淋洗技术的关键在于淋洗剂的选择，淋洗剂有多种：螯合剂、无机淋洗剂、表面活性剂等，在国内外的大量试验以及项目中，螯合剂以其去除效果稳定、受土壤pH和温度因素影响小等优势而被较多的研究和应用。

然而，由于受土壤类型、土壤质地、污染物种类以及药剂种类、浓度等因素影响，使得实际工程中土壤淋洗效果大打折扣、成本增加，因而，淋洗技术的应用也受到一定的限制。以Superfund Program为例，从USEPA在2004-2005年公布的数项失败的淋洗项目中不难发现，采用单一的淋洗技术去除效率低且淋洗成本高是制约其应用的重要因素。因此，虽然淋洗技术较其他技术优越，但单一的淋洗技术已经无法满足实际土壤修复的需要。其原因在于重金属在土壤中存在不同结合态，且不同土壤和重金属的各结合态差异较大，有些结合态很难被一般淋洗剂淋洗出来；根据Tessier等提出的土壤五步提取法，重金属在土壤中有易溶态、交换态、铁锰氧化态、有机结合态和残留态五种赋存形态，其金属形态活性依次递减且越不容易被淋洗脱附；一般传统淋洗剂对易溶态和交换态去除效率较好，但对其余形态尤其是对金属离子活性仍较强的铁锰氧化态洗涤效果较差，难以达到修复目标值。因此，增加对铁锰氧化态重金属淋洗有着重大意义，这主要是由于重金属铁锰氧化态的活性以及所占比例决定的。在土壤中所占比例因地而异，很多地区铁锰氧化态是仅次于残渣态的第二大重金属的赋存形态：如王友保等人在研究安徽铜陵尾矿时对Cu、Cd、Pb、Zn进行了形态提取，铁锰氧化态所占比例分别为6.77%、20.11%、19.83%、33.50%；赵转军等人运用Tessier五步等级提取法分析了河西走廊临泽绿洲灌淤土，结果表明Cd、Zn铁锰氧化态所占比例在15-20%之间。由于在土壤的所占的比重相对较大且不易被淋洗剂所脱附，使得传统淋洗剂的效率往往不高。铁锰结合态在整个形态中所占比例较大，活性较强、在淋洗后易转化为有效态而被植物吸收，若此形态淋洗效率不高，则存在着严重的生态风险。如何更有效提高淋洗重金属铁锰结合态的效率，成为了淋洗技术的一个难题，本专利正是基于此问题探讨基础上的技术创新。

本发明基于提高淋洗土壤的效率，利用还原剂可用于土壤中重金属铁锰氧化态的提取。因而改进淋洗药剂的工艺，将还原药剂NH₂OH·HCl作为一种土壤淋洗剂，辅助经过筛选的优质淋洗剂Na₂EDTA（乙二胺四乙酸二钠）。本发明淋洗过程中增加了淋洗剂对土壤重金属溶解量，淋洗后的土壤符合土壤环境质量标准的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种旨在通过还原溶解铁锰氧化物而提高淋洗剂去除土壤中重金属的效果，将化学还原与化学淋洗结合的修复方法。

为达上述目的，本发明一种化学还原与化学淋洗相结合修复重金属污染土壤的方法，包括以下步骤：

还原剂水溶液淋洗：对污染土壤使用还原剂水溶液进行震荡洗涤，离心后滤除洗涤液；

Na₂EDTA水溶液淋洗：将所述还原剂水溶液淋洗后的所述污染土壤中加入Na₂EDTA水溶液进行振荡洗涤，离心后滤除洗涤液。

其中所述Na₂EDTA水溶液淋洗之后还包括加入清水进行振荡淋洗的步骤，离心后滤除洗涤液。

其中所述还原剂水溶液淋洗与所述Na₂EDTA水溶液淋洗步骤可互换顺序，所述还原剂水溶液淋洗之后还包括加入清水进行振荡淋洗的步骤，离心后滤除洗涤液。

其中所述还原剂水溶液为NH₂OH·HCl水溶液，所述NH₂OH·HCl水溶液的摩尔浓度为0.1-1mol·L^-1，优选0.5mol·L^-1；所述Na₂EDTA水溶液浓度为0.1-1mol·L^-1优选0.5mol·L^-1。