[发明专利]一种铬污染土壤修复剂及其修复方法

说明书

本发明公开了一种铬污染土壤修复剂及其修复方法，该修复剂包括纳米铁悬浮液和优势菌种菌悬液。修复方法为：将所述纳米铁悬浮液和优势菌种菌悬液与待修复的铬污染土壤混合均匀，加水维持土壤含水率50~60%并在常温下进行修复。本发明通过纳米铁与微生物的协同作用将土壤中的六价铬还原成三价铬，三价铬与纳米铁腐蚀产生的三价铁生成难溶性铬铁沉淀物，将铬固定在铁氧化物中。该修复方法在提高纳米铁吸附、还原六价铬的同时大幅度地降低铬的迁移能力和生物可利用性。本发明具有修复效率高、操作简便和效果稳定的特点，适用于铬污染土壤的修复。

技术领域

本发明属于土壤环境修复技术领域，具体涉及一种铬污染土壤修复剂及其修复方法。

背景技术

铬及其化合物是重要的化工原料，广泛应用于金属加工、电镀、制革、印染和涂料制药等行业。由于生产过程的渗漏、废水不合理排放和含铬污泥渗滤等，导致大量铬进入周边土壤和地下水环境中。在自然环境中，铬常以三价铬(Cr(III))和六价铬(Cr(VI))两种形态存在。三价铬由于带正电荷极易被土壤胶体吸附且容易生成氢氧化铬沉淀，迁移能力较弱且对生物毒性较小。六价铬(CrO₄^2-和Cr₂O₇^2-)由于带负电荷，具有很强的水溶性和迁移能力，对人体有致癌作用，毒性为Cr(III)的100倍以上。六价铬进入土壤后，常与土壤胶粒表面的氢键结合形成络合物或半盐类，实现宏观上吸附与解吸、氧化与还原、沉淀与溶解、络合与离散等过程的动态平衡，长久停留在土壤颗粒中。因此，常采用五步连续提取法把土壤中铬的赋存形态分为水溶态、交换态、碳酸盐结合态、铁锰结合态、有机结合态和残渣态六种形态，其中起毒性作用主要是前3种形态的铬。

近年来，人们主要从两种途径修复铬污染土壤。一是将铬从被污染土壤中清除，如客土法、化学清洗法、电动修复法和植物修复法等。另一种途径是将六价铬原位还原为三价铬，降低其在环境中的迁移能力和生物可利用性。此途径可不破坏土壤结构、处理过程简单且费用低，因此，受到国内外研究者们的青睐并在行业中得到应用。常用的化学还原剂有S₂O₄^2-、SO₃^2-、Fe²⁺和S^2-等，可在短时间内把Cr(VI)还原成Cr(III)。但这些还原剂容易被雨水冲走从而影响修复的效果。另外，生成的三价铬还会在锰的催化下被氧化成六价铬而重新释放到环境中。因此，需要其他工艺配合，由此增加了修复工艺的复杂性和操作难度。

使用纳米铁对污染土壤进行原位修复是近年来发展起来的一个新技术。作为一种可工业化大量生产的环境友好材料，Fe⁰与水反应的氧化还原电位为-440mV，可使土壤由有氧变成无氧或厌氧环境，让CrO₄^2-成为电子受体得以还原，反应式如下：

CrO₄^2-+Fe⁰+4H₂O→Cr³⁺+Fe³⁺+8OH^-