本发明属于土壤修复技术领域,特别涉及一种基于改性凹土的土壤修复方法。
背景技术:
在土壤修复行业,已有的土壤修复技术达到一百多种,常用技术也有十多种,大致可分为物理、化学和生物三种方法。从根本上说,污染土壤修复的技术原理可包括为:(1)改变污染物在土壤中的存在形态或同土壤的结合方式,降低其在环境中的可迁移性与生物可利用性;(2)降低土壤中有害物质的浓度。
中国专利cn201610293140.1公开了一种利用多孔介质颗粒对重金属污染的土壤进行修复的方法,该方法利用多孔介质颗粒作为土壤修复剂,在土壤表层以下一定深度位置加入该土壤修复剂,形成土壤修复剂层,用于吸附来自上层土壤内水分携带来的重金属元素。由于修复剂的集中层状放置,相比于分散放置方式,不仅阻断了重金属元素向土壤深部输运的途径,且便于后续将土壤修复剂从土壤中集中取出,降低了吸附重金属后的多孔介质原料的处理难度。且由于土壤修复剂层的多孔介质颗粒之间存在缝隙,不能完全阻断了重金属元素向土壤深部渗入,造成深层土壤的污染。
技术实现要素:
本发明解决现有技术中存在的上述技术问题,提供一种基于改性凹土的土壤修复方法。
为解决上述问题,本发明的技术方案如下:
一种基于改性凹土的土壤修复方法,包括以下步骤,
s1、取凹土原料,粉碎成大小为500-1000微米的颗粒,加入质量分数为0.1-0.2%的聚乙烯吡咯烷酮溶液和质量分数为0.2-0.3%的硼氢化钠溶液,升温至60-70℃,搅拌5-6小时后,过滤,在醋酸锌溶液中浸泡12-18小时,过滤除去液体后,在340-380℃条件下煅烧8-12小时后,冷却,制成大小为2000-6000微米的土壤修复剂;
s2、在土壤表层以下300-500mm深度位置,平铺所述土壤修复剂,形成厚度为5-10mm的土壤修复剂层;
s3、将正硅酸乙酯与水按照5-10:100的体积比混合,加热至45-50℃,加入纳米氧化锌,加热至沸腾,沸腾后10分钟内,将沸腾液体均匀洒在所述土壤修复剂层上;
s4、在上一步形成的土壤修复剂层上继续平铺土壤修复剂,厚度为5-10mm,平铺完成后,重复步骤3;
s5、重复步骤4;
s5、对土壤修复剂层以上的土壤层进行灌溉或者利用自然降雨,实现土壤中的重金属元素向土壤修复剂层的迁移;当土壤修复剂层上部土壤重金属含量降低至要求值后,将土壤修复剂层及其上下10-50mm的土壤层取出,实现对土壤的修复。
优选地,步骤1所述凹土原料、聚乙烯吡咯烷酮溶液、硼氢化钠溶液的质量比为4:10-14:14-16;聚乙烯吡咯烷酮溶液、硼氢化钠溶液的加入量过多或多少影响改性凹土的性能,从而影响土壤修复剂层的吸附、阻隔性能。
优选地,步骤1所述醋酸锌溶液的质量分数为0.15-0.35%。
优选地,步骤2所述纳米氧化锌的粒径为30-50nm。
优选地,步骤2所述纳米氧化锌与正硅酸乙酯的质量比为0.6-1.2:12;纳米氧化锌的加入比例对土壤修复剂层对重金属离子的阻隔性能产生影响;如不加入纳米氧化锌,则土壤修复剂层对重金属离子的阻隔性能不显著,若纳米氧化锌比例过大,也会导致土壤修复剂层下层土壤中重金属离子含量增加。
优选地,步骤3所述沸腾液体洒在土壤修复剂层的用量为:200-400ml/m3;若不加入沸腾液体,土壤修复剂层对重金属离子的阻隔性能不显著;若沸腾液体用量过大,则影响土壤修复剂层之间的通透性,最终导致上层土壤重金属离子含量不能有效降低。
优选地,步骤5中,重复步骤4的次数为7-13次;重复次数越多,土壤修复剂层的总厚度越大,修复效果越好。
相对于现有技术,本发明的优点如下,
本发明的土壤修复方法,利用改性凹土作为土壤修复剂,与沸腾的硅酸/纳米氧化锌复合溶胶相互作用,在被污染的土壤层下形成一层吸附能力强、吸附速率快,可有效吸附土壤中的重金属离子的土壤修复剂层,在灌溉水和雨水的冲刷作用下,将表层土壤的重金属离子吸附与修复剂层中,同时可高效阻隔表层土壤中重金属离子向深层土壤渗透。
具体实施方式
实施例1:
一种基于改性凹土的土壤修复方法,包括以下步骤,
s1、取凹土原料,粉碎成大小为500-1000微米的颗粒,加入质量分数为0.1-0.2%的聚乙烯吡咯烷酮溶液和质量分数为0.2-0.3%的硼氢化钠溶液,所述凹土原料、聚乙烯吡咯烷酮溶液、硼氢化钠溶液的质量比为4:10:14;升温至60-70℃,搅拌5-6小时后,过滤,在质量分数为0.15%醋酸锌溶液中浸泡12-18小时,过滤除去液体后,在340-380℃条件下煅烧8-12小时后,冷却,制成大小为2000-6000微米的土壤修复剂;
s2、在土壤表层以下300-500mm深度位置,平铺所述土壤修复剂,形成厚度为5mm的土壤修复剂层;
s3、将正硅酸乙酯与水按照5-10:100的体积比混合,加热至45-50℃,加入粒径为30-50nm纳米氧化锌,纳米氧化锌与正硅酸乙酯的质量比为0.9:12;加热至沸腾,沸腾后10分钟内,将沸腾液体均匀洒在所述土壤修复剂层上,用量为:300ml/m3;
s4、在上一步形成的土壤修复剂层上继续平铺土壤修复剂,厚度为5mm,平铺完成后,重复步骤3;
s5、步骤4重复13次;
s5、对土壤修复剂层以上的土壤层进行灌溉或者利用自然降雨,实现土壤中的重金属元素向土壤修复剂层的迁移;当土壤修复剂层上部土壤重金属含量降低至要求值后,将土壤修复剂层及其上下10-50mm的土壤层取出,实现对土壤的修复。
实施例2:
一种基于改性凹土的土壤修复方法,包括以下步骤,
s1、取凹土原料,粉碎成大小为500-1000微米的颗粒,加入质量分数为0.1-0.2%的聚乙烯吡咯烷酮溶液和质量分数为0.2-0.3%的硼氢化钠溶液,所述凹土原料、聚乙烯吡咯烷酮溶液、硼氢化钠溶液的质量比为4:14:16;升温至60-70℃,搅拌5-6小时后,过滤,在质量分数为0.35%醋酸锌溶液中浸泡12-18小时,过滤除去液体后,在340-380℃条件下煅烧8-12小时后,冷却,制成大小为2000-6000微米的土壤修复剂;
s2、在土壤表层以下300-500mm深度位置,平铺所述土壤修复剂,形成厚度为5-10mm的土壤修复剂层;
s3、将正硅酸乙酯与水按照5-10:100的体积比混合,加热至45-50℃,加入粒径为30-50nm纳米氧化锌,纳米氧化锌与正硅酸乙酯的质量比为0.9:12;加热至沸腾,沸腾后10分钟内,将沸腾液体均匀洒在所述土壤修复剂层上,用量为:300ml/m3;
s4、在上一步形成的土壤修复剂层上继续平铺土壤修复剂,厚度为10mm,平铺完成后,重复步骤3;
s5、步骤4重复7次;
s5、对土壤修复剂层以上的土壤层进行灌溉或者利用自然降雨,实现土壤中的重金属元素向土壤修复剂层的迁移;当土壤修复剂层上部土壤重金属含量降低至要求值后,将土壤修复剂层及其上下10-50mm的土壤层取出,实现对土壤的修复。
实施例3:
同实施例1,仅将步骤3中纳米氧化锌与正硅酸乙酯的质量比为修改为:
a组:0.6:12;
b组:1.2:12;
c组:0:12(即不加入纳米氧化锌);
d组:1.5:12。
实施例4:
同实施例1,仅将步骤3中沸腾液体均匀洒在所述土壤修复剂层的用量为修改为:
a组:200ml/m3;
b组:400ml/m3;
c组:0ml/m3(即不加入沸腾液体);
d组:600ml/m3。
对比例1:
s1、取凹土原料,粉碎成大小为2000-6000微米的土壤修复剂;
s2、在土壤表层以下300-500mm深度位置,平铺步骤1制成的土壤修复剂,形成厚度为88mm的土壤修复剂层;
s3、对土壤修复剂层以上的土壤层进行灌溉或者利用自然降雨,实现土壤中的重金属元素向土壤修复剂层的迁移;当土壤修复剂层上部土壤重金属含量降低至要求值后,将土壤修复剂层及其上下10-50mm的土壤层取出,实现对土壤的修复。
实施例5:
上述实施例和对比例均采用相同的土壤(镉含量为1.1mg/kg)和实验条件(年平均降雨量为1000mm);6个月后,分别对土壤修复剂层的上层土壤和下层土壤的镉含量进行检测,结果如表1所示:
表1
由表1可知,纳米氧化锌与正硅酸乙酯的质量比、沸腾液体均匀洒在所述土壤修复剂层的用量均对土壤的修复效果产生影响,但对上层土壤的镉含量影响不大,对下层土壤的镉含量产生较大影响;相比于以普通多孔介质颗粒作为土壤修复剂层(对比例1),本发明的修复方法能有效阻隔金属镉向深层土壤渗入。
需要说明的是上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例,并没有用来限定本发明的保护范围,在上述基础上做出的等同替换或者替代均属于本发明的保护范围。