一种利用硝酸改性活性炭稳定铬盐厂区铬污染土壤的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于铬污染土壤修复技术领域。具体涉及一种采用硝酸改性活性炭稳定固化土壤中铬的方法。
【背景技术】
[0002]重金属铬具有生物毒性大，化学活性强，易被植物吸收的特点，已对生态环境产生严重威胁，铬污染问题已受到国内外学者的广泛关注。土壤中的铬主要源于企业含铬固废，目前我国部分关停企业将含铬固废露天堆放在未经任何处理的地面，(刘玉强，李丽，王琪，等.典型铬渣污染场地的污染状况与综合整治对策[J].环境科学研究，2009，22(2): 248-253)，截止2012年，我国铬渣堆放量达410.4万吨，分布在全国19个省、市(科恩达.全国铬渣堆存情况汇总表[EB/0L].2012.5.12.http://blog.sina.com.cn/s/blog5df 1884b01012uzr.html)。络渣的中络离子通过扩散渗透进入土壤，造成络污染土壤；含铬废液的排放也是土壤铬污染的一种重要来源。土壤中的铬，在雨水作用下通过地表径流、渗流、地下径流发生迀移，最终有一部分进入饮用水中；同时，经农作物吸收，累积到植物体内。目前，我国许多地方粮食、蔬菜、水果等食物中的铬含量超标或接近临界值，并通过食物链传递与富集到人体和动物体中，特别是六价铬的致癌和致突变特性，会损伤人体及农作物机体。
[0003]治理铬污染土壤主要有两条途径，一种是从土壤中转移出铬，主要是植物提取等方法，但成本较高，需要时间长且超富集植物品种较少；另一种是改变铬在土壤中的存在形态，将其转化为比较稳定的形态，降低其在土壤中的可迀移性，减少对环境的危害。众多修复方法中稳定固化技术操作简便，成本低廉，效果快速，添加的外源物质与土壤中的重金属通过吸附作用、配位作用及沉淀作用降低土壤中重金属迀移性，减少植物对重金属的吸附。常用的添加剂有沸石、膨润土、石灰、磷酸盐等(可欣，张毓，李延吉，等.Cr污染土壤原位固定化修复技术研究进展[J].沈阳航空工业学院学报，2010，27 (2):73-76)。石灰可增加土壤pH值，促使重金属形成氢氧化物沉淀，但稳定效率不高且对Ca2+含量较高的土壤不适应(范稚莲，莫良玉，韦琼山，等.石灰修复重金属污染土壤及其对水稻效应[J].安徽农业科学，2008，36(3):1119-1121.);磷酸盐可与重金属生成难溶性的磷酸盐沉淀，但磷的积聚可能会造成一定的生态风险(周世伟，徐明岗.磷酸盐修复重金属污染土壤的研究进展[J].生态学报，2007，27 (7): 3043-3050)。杨林等进行盆栽实验种植小白菜，比较了一种无定型商品活性炭与石灰对铬的稳定作用，结果表明，活性炭稳定铬的效果优于石灰，有效态铬含量降幅度达77.36%，小白菜叶部铬的含量降至参照的33.32%(杨林，陈志明，刘元鹏，等.石灰、活性炭对铬污染土壤的修复效果研究[J].土壤学报，2012，49 (3):518-525.)。实验所用铬污染土壤为人工模拟土样，铬含量较低，浓度为0~300mg/kg，对于铬含量较高的实际污染土壤存在活性炭用量大，成本高等问题。
【发明内容】
[0004]本发明旨在针对铬盐厂区污染土壤中铬的含量高，存在形态稳定性较低的特点，将硝酸改性活性炭用于铬盐厂区铬污染土壤的稳定固化，利用活性炭表面官能团与铬离子形成稳定的配合物，降低土壤中铬迀移能力，提高稳定效果，为修复铬污染土壤提供一条简便、廉价、稳定、高效的方法。
[0005]为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
(1)一种用于稳定固化铬污染土壤的硝酸改性活性炭，其制备方法是将粒径〈0.2mm的商品活性炭在20~60°C下按10kg /100L比例与质量浓度为10%~30%的硝酸溶液混合浸渍24~72h，并间歇搅拌，过滤洗涤至中性后，置于100~120°C的真空干燥箱中干燥24~48h。
[0006](2)铬污染土壤来源于某铬盐厂区，采集水平分布及垂直分布的土壤试样，弃去其中植物残体，磨碎过筛使粒径<2mm，所述硝酸改性活性炭与所述铬污染土壤按5~10%质量比充分混合，陈化养护1~2月。利用BCR连续浸提，将土壤中的铬分为可交换态，可还原态，可氧化态及残渣态，用土壤质量铅、镉的测定石墨炉原子吸收分光光度法(GB/T 17141-1997)消解土壤试样，用二苯碳酰二肼分光光度法(GB/T 15555.5-1995) (GB/T15555.4-1995)测定不同形态浸提液及消解液中总铬及六价铬的含量。
[0007]所述铬污染土壤总铬含量为1408~45508mg/kg，六价铬含量44~2119mg/kg。
[0008]所述水平分布为以铬盐厂区为中心东南方向0~500m，所述垂直分布为以铬盐厂区为中心东南方向水平分布区域内距土壤表层0~15cm。
[0009]采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下优点:
硝酸改性使活性炭表面生成含氧官能团，与铬离子形成稳定配合物，有效地降低土壤中可交换态铬离子含量，尤其是毒性较强的六价铬含量，降低其在土壤中的迀移转化能力，减弱其生物有效性。利用硝酸改性活性炭修复铬盐厂区铬污染土壤属原位工程修复，以实现重金属污染土壤的稳定化。因此，本发明具有稳定效率高、操作简便、成本低和不改变土壤结构的特点。
【具体实施方式】
[0010]下面结合【具体实施方式】对本发明做进一步的描述，并非对保护范围的限制。
[0011]实施例1
称取直径〈0.2mm的商品活性炭，按10kg活性炭/100L质量浓度为20%硝酸溶液的比例加入商品活性炭，60°C下混合浸渍72h，并间歇搅拌，过滤，用蒸馏水洗涤至中性，置于105°C的真空干燥箱中干燥24h。
[0012]采集以铬盐厂区为中心东南方向水平分布为0m、垂直分布为Ocm的表层铬污染土壤，弃去其中植物残体，磨碎过筛使粒径〈2_。硝酸改性活性炭与铬污染土壤按5%质量比充分混合，陈化养护2月。利用BCR连续浸提，将土壤中的铬分为可交换态、可还原态、可氧化态及残渣态，用土壤质量铅、镉的测定石墨炉原子吸附分光光度法(GB/T 17141-1997)消解土壤试样，用二苯碳酰分光光度法(GB/T 15555.5-1995) (GB/T 15555.4-1995)测定不同形态浸提液及消解液中总铬及六价铬的含量。采集的铬污染土壤中总铬浓度为45509mg/kg，六价铬浓度为2119mg/kg，其中，可交换态总铬百分含量为9.55%，残渣态总铬为87.14%，可交换态六价铬百分含量为98.30%。活性炭经硝酸改性后，比表面积由367.7m2/g增加到467.2m2/g，总孔容由0.219cm3/g增加到0.285cm3/g，表面生成了 -COOH，-0H等含氧官能团。经硝酸改