聚苹果酸在土壤重金属污染修复中的应用
【专利摘要】本发明公开了聚苹果酸在土壤重金属污染修复中的应用，本发明将高分子聚合物聚苹果酸用于土壤中重金属活化移除，可以有效的去除土壤中重金属污染，效果优于常用的金属螯合剂EDTA和单体小分子有机酸—苹果酸，同时施加的聚苹果酸在土壤中会缓慢分解成苹果酸，参与植物吸收利用，不会像EDTA类似无机化合物，在土壤环境中不易降解，造成土壤环境的二次污染。本发明具有对土壤重金属去除效率高、环境友好等优点，可应用于土壤或水体中的重金属污染修复移除。
【专利说明】
聚苹果酸在土壤重金属污染修复中的应用
技术领域
[0001]本发明属于环境修复领域，具体涉及聚苹果酸在土壤重金属污染修复中的应用。
【背景技术】
[0002]当前，我国土壤重金属污染形势相当严峻，据统计，我国耕地土壤的重金属污染面积达到16 %以上，约占我国耕地总量的1/6，其中重金属污染主要包括Cd ,Pb,Hg,As, Cu等元素，造成种植的中药材、茶叶、大米、有机食品等严重超标，并影响产品出口。
[0003]土壤重金属活化移除技术作为一种快速有效的土壤治理方法日益受到重视，目前采用螯合剂、低分子有机酸和表面活性剂是土壤重金属污染修复应用的主要三种方法，以调节和改变土壤的理化性质，使重金属发生沉淀、吸附、拮抗等化学反应，降低其生物有效性，但螯合剂和表面活性剂等往往会残留在土壤中，改变土壤物化性质，造成土壤环境的二次污染。如Η)ΤΑ金属螯合剂不易被土壤微生物降解，残留在土壤环境中造成污染。
[0004]低分子有机酸是土壤中普遍存在的一类有机配体，在控制重金属的溶解性、生物毒性和食物链污染方面发挥重要作用，影响重金属在土壤和环境中的迀移转化行为以及重金属对植物的有效性和对环境的毒性:现有技术中一般使用酒石酸、柠檬酸或草酸，但是使用低分子有机酸对污染土壤进行修复，需大大提高其用量，这必然导致修复成本大大提高，故本领域现已很少使用这种方法。
[0005]有鉴于此，找到一种合适的方法用于土壤中重金属污染修复并避免现有技术的不足是非常有必要的。
【发明内容】
[0006]有鉴于此，针对现有土壤重金属活化移除技术的不足，本发明的目的在于提供聚苹果酸在土壤重金属污染修复中的应用，聚苹果酸(Polymalic acid，PMA)以L-苹果酸为唯一单体在聚合而成，是一种新型完全生物降解性高分子材料，具有高度的生物相容性、生物降解性和生物可吸收性等优点，利用聚苹果酸中多羧基螯合能力强、水溶性强等特点，用于土壤或水体中重金属的吸附移除。
[0007]为达到上述目的，本发明提供了如下的技术方案:
[0008]聚苹果酸在土壤重金属污染修复中的应用。
[0009]进一步，将聚苹果酸溶液对重金属污染后的土壤进行浸提或淋洗。
[0010]进一步，所述聚苹果酸溶液的浓度为0-0.5mol/L。
[0011 ] 进一步，所述重金属包括Cd，Pb、Hg、As、Cu。
[0012]本发明使用的聚苹果酸为化学法合成或发酵法生产，其中发酵法生产聚苹果酸的菌种为Aureobasidium pullulans CCTCC M 2012223，或者来源于美国农业部菌种保藏中心(NRRL)，美国典型培养物保藏中心(ATCC)，中国普通微生物菌种保藏管理中心(CGMCC)等机构保藏或自然分离的Aureobasidium属菌种。
[0013]本发明的有益效果在于:本发明将高分子聚合物聚苹果酸用于土壤中重金属活化移除，可以有效的去除土壤中重金属污染，效果优于常用的金属螯合剂EDTA和单体小分子有机酸一苹果酸，同时施加的聚苹果酸在土壤中会缓慢分解成苹果酸，参与植物吸收利用，不会像Η)ΤΑ类似无机化合物，在土壤环境中不易降解，造成土壤环境的二次污染。本发明具有对土壤重金属去除效率高、环境友好等优点，可应用于土壤或水体中的重金属污染修复移除。
【具体实施方式】
[0014]下面对本发明的优选实施例进行详细的描述。实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
[0015]对污染土壤中重金属镉的移除实验:
[0016]实施例1
[0017]土样准备:向500g土壤中喷洒10mL不同浓度的CdCl2溶液，充分混匀，使之成1、5、1ppm浓度的外源镉添加土样，室温放置2周老化备用。
[0018]浸提:采用浸提或淋洗等办法，向老化后的土壤中添加0.05M聚苹果酸溶液50mL，收集滤液，对照采用自来水淋洗办法，测定滤液中的Cd2+含量，Cd2+浓度在1、5、1ppm的土样中，对照组中镉的移除率为0% ;而添加聚苹果酸溶液的土样中，镉的移除率分别为97%、94%、90%。
[0019]实施例2
[0020]土样准备:向500g土壤中喷洒10mL不同浓度的CdCl2溶液，充分混匀，使之成1、5、1ppm浓度的外源镉添加土样，室温放置2周老化备用。
[0021 ]浸提:采用浸提或淋洗等办法，向老化后的土壤中添加0.1M聚苹果酸溶液50mL，收集滤液，对照采用自来水淋洗办法，测定滤液中的Cd2+含量，Cd2+浓度在1、5、1ppm的土样中，对照组中镉的移除率为0% ;而添加聚苹果酸溶液的土样中，镉的移除率分别为98%、92%、89%。
[0022]对比实施例1
[0023]土样准备:向500g土壤中喷洒10mL不同浓度的CdCl2溶液，充分混匀，使之成1、5、1ppm浓度的外源镉添加土样，室温放置2周老化备用。
[0024]浸提:采用浸提或淋洗等办法，向老化后的土壤中添加溶液0.1M EDTA溶液50mL，EDTA溶液体积与实施例1所用聚苹果酸溶液体积相同，收集滤液，对照采用自来水淋洗办法，测定滤液中的Cd2+含量，镉浓度在1、5、1ppm的土样中，对照组中镉的移除率为O % ;而添加EDTA溶液的土样中，镉的移除率分别为88%、88.2%、85%。结果表明，金属螯合剂EDTA的对土壤镉的移除效果不如聚苹果酸。
[0025]对比实施例2
[0026]土样准备:向500g土壤中喷洒10mL不同浓度的CdCl2溶液，充分混匀，使之成1、5、1ppm浓度的外源镉添加土样，室温放置2周老化备用。
[0027]浸提:采用浸提或淋洗等办法，向老化后的土壤中添加溶液0.1M苹果酸溶液50mL，苹果酸溶液与实施例1所用聚苹果酸溶液体积相同，收集滤液，对照采用自来水淋洗办法，测定滤液中的Cd2+含量，镉浓度在1、5、1ppm的土样中，对照组中镉的移除率为O % ;而添加苹果酸溶液的土样中，镉的移除率分别为33 %、31.8 %、30%，结果表明，单体小分子有机酸一苹果酸的对土壤中镉的移除率远低于聚苹果酸。
[0028]实施例3
[0029]土样准备:向500g土壤中喷洒10mL不同浓度PbCl2溶液，充分混匀，使之成1、5、1ppm浓度的外源铅添加土样，室温放置2周老化备用。
[0030]浸提:采用浸提或淋洗等办法，向老化后的土壤中添加0.1M聚苹果酸溶液50mL，收集滤液，对照采用自来水淋洗办法，测定滤液中的Pb2+含量，Pb2+浓度在1、5、1ppm的土样中，对照组中铅的移除率为0% ;而添加聚苹果酸溶液的土样中，铅的移除率分别为96.4%、94%、90%。
[0031 ] 实施例4
[0032]土样准备:向500g土壤中喷洒10mL不同浓度的HgCl2溶液，充分混匀，使之成1、5、1ppm浓度的外源汞添加土样，室温放置2周老化备用。
[0033]浸提:采用浸提或淋洗等办法，向老化后的土壤中添加0.1M聚苹果酸溶液50mL，收集滤液，对照采用自来水淋洗办法，测定滤液中的Hg2+含量，Hg2+浓度在1、5、1ppm的土样中，对照组中汞的移除率为0% ;而添加聚苹果酸溶液的土样中，汞的移除率分别为95.1 %、92.4%、90%。
[0034]实施例5
[0035]土样准备:向500g土壤中喷洒10mL不同浓度的AsCl3溶液，充分混匀，使之成1、5、1ppm浓度的外源砷添加土样，室温放置2周老化备用。
[0036]浸提:采用浸提或淋洗等办法，向老化后的土壤中添加0.1M聚苹果酸溶液50mL，收集滤液，对照采用自来水淋洗办法，测定滤液中的As3+含量，As3+浓度在1、5、1ppm的土样中，对照组中砷的移除率为0% ;而添加聚苹果酸溶液的土样中，砷的移除率分别为93.2%、91%、89.5%。
[0037]实施例6
[0038]土样准备:向500g土壤中喷洒10mL不同浓度的CuCl2溶液，充分混匀，使之成1、5、1ppm浓度的外源铜添加土样，室温放置2周老化备用。
[0039]浸提:采用浸提或淋洗等办法，向老化后的土壤中添加0.1M聚苹果酸溶液50mL，收集滤液，对照采用自来水淋洗办法，测定滤液中的Cu2+含量，Cu2+浓度在1、5、1ppm的土样中，对照组中铜的移除率为0% ;而添加聚苹果酸溶液的土样中，铜的移除率分别为92.4%、90.6%、87.3%ο
[0040]由实施例3?6可进一步看出，本发明将高分子聚合物聚苹果酸用于土壤中重金属活化移除，对Pb2+、Hg2+、As3+、Cu2+有很好的移除效果。
[0041]最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
【主权项】
1.聚苹果酸在土壤重金属污染修复中的应用。2.根据权利要求1所述聚苹果酸在土壤重金属污染修复中的应用，其特征在于，将聚苹果酸溶液对重金属污染后的土壤进行浸提或淋洗。3.根据权利要求2所述聚苹果酸在土壤重金属污染修复中的应用，其特征在于，所述聚苹果酸溶液的浓度为0-0.5mol/L。4.根据权利要求1所述聚苹果酸在土壤重金属污染修复中的应用，其特征在于，所述重金属包括 Cd，Pb、Hg、As、Cu。
【文档编号】B09C1/02GK106001082SQ201610594098
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月26日
【发明人】邹祥, 李天夫, 李虹庆, 郭涛
【申请人】西南大学