去除铬污染土壤中六价铬的方法
【专利摘要】本发明公开了一种去除铬污染土壤中六价铬的方法，包括下述步骤：将污染土壤加入水中水洗，搅拌加入亚铁盐使六价铬还原为三价铬，加入亚铁盐的同时加入碱性调节剂使三价铬形成氢氧化铬沉淀；其中土壤、水、亚铁盐、碱性调节剂的重量比为100∶300-2400∶10-20∶1-5，搅拌反应时间为10-60min。本发明的方法能够有效降低土壤中六价铬的含量。
【专利说明】去除铬污染土壤中六价铬的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于清除土壤中六价铬污染的方法，属于化学和环境治理领域。
【背景技术】
[0002] 在过去的几十年里，随着工业的不断发展，土壤的污染也日益严重，其中重金属铬 的污染备受关注，六价铬是主要的环境污染毒素，具有强氧化性，能引发皮肤、肠道溃疡，甚 至诱发癌变。作为重金属离子之一，由于无法被微生物降解导致其长期在土壤中积累，并能 被生物富集，最终导致其通过食物链严重危害人体健康。因而，重金属污染土壤的修复显得 极为重要，如何去除土壤中的六价铬污染一直是国内外环境化学领域研究的前言和热点。
[0003] 对于重金属污染的土壤，现有的主要修复方法包括物理化学技术和植物修复技 术，根据其作用过程和机理，物理化学技术主要包括化学固化、土壤淋洗和电动修复；植物 修复技术包括植物稳定、植物挥发和植物提取。但针对土壤中六价铬的处理国内外报道较 少。
[0004] 专利CN102500612A利用Na2EDTA溶液淋洗重金属污染土壤，有效去除土壤中有 效态镉和铅；专利CN102247980A采用柠檬酸和软锰矿混合物作为铬污染土壤的淋洗剂，柠 檬酸和软锰矿的重量百分比分别为95-99%和1-5% ;CN103521513A采用还原剂铁粉或焦 亚硫酸钠将六价铬还原为三价铬，但该方法的问题在于尽管最后可通过固体碱使三价铬沉 降，但是该方法需要采用特定设计的设备，并且依旧无法实现金属铬从固相土壤中转移到 液相中分离；同样的，CN102228901A也是利用二价铁盐溶液加入铬污染土壤中将六价铬还 原为三价铬，再将石灰溶液注入土壤中将三价铬转化为氢氧化铬沉淀，这种方法的问题依 旧是铬仍然停留在土壤中，无法有效去除二次污染。
[0005] 更重要的是， 申请人:仔细研究了现有技术中的还原沉淀法用来去除土壤中六价铬 污染的效果，发现由于用量和试剂加入顺序的问题，其并不能将土壤中的六价铬的含量降 低至可接受的水平。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术的缺陷，本发明公开了一种去除铬污染土壤中六价铬的方法，通过 具体的用量和操作步骤的改进，能够"一步法工艺"处理铬污染土壤，土壤中六价铬去除率 可达到99%的水平，处理后土壤中残留六价铬不高于50mg/kg。
[0007] 为实现上述目的，本发明是通过下述技术方案实现的：
[0008] 去除铬污染土壤中六价铬的方法，包括下述步骤：将土壤加入水中水洗，搅拌加入 亚铁盐使六价铬还原为三价铬，加入亚铁盐的同时加入碱性调节剂使三价铬形成氢氧化铬 沉淀；其中土壤、水、亚铁盐、碱性调节剂的重量比为100 : 300-2400 : 10-20 : 1-5,搅拌 反应时间为10_60_。
[0009] 与单独使用还原剂（如铁粉、亚硫酸钠）相比，本发明的方法不仅有效降低了液相 中六价铬的浓度，而且防止了由土壤固相中的六价铬在溶入液相被硫酸亚铁还原为三价铬 后导致的液相中三价铬浓度逐渐增高的问题；与先加入亚铁盐进行还原然后采用石灰石进 行沉降等方法（CN103521513A、CN102228901A)相比，本发明的方法同时加入亚铁盐和碱性 调节剂，能够同时降低液相和固相中六价铬的浓度；而已有的方案存在的一个重要缺陷就 是尽管能降低液相中的六价铬浓度到低水平，但是无法将固相中的六价铬浓度降低到合理 的水平。
[0010] 申请人:研究了各成分用量对清除效果的影响，优选的，土壤、水、亚铁盐、碱性调节 剂的重量比为100 : 300-600 : 15-18 : 2-3,搅拌反应时间为30-60min。
[0011] 其中，上述的亚铁盐可以是各种水溶性的二价铁离子的金属盐，例如硫酸亚铁、硝 酸亚铁等，优选为硫酸亚铁和/或七水硫酸亚铁；所用的碱性调节剂为具有氢氧根的无机 盐或者溶于水形成具有氢氧根的无机盐的化合物，例如氢氧化钠、氢氧化钾、氨水等，优选 的是氧化钙和/或氢氧化钙，也就是通常所说的生石灰与熟石灰。
[0012] 考虑到上述原料通常的产品状态，亚铁盐采用七水硫酸亚铁，碱性调节剂采用生 石灰。
[0013] 在此基础上，为了在反应完成后尽快实现液固相分离，提高效率，本发明的方法进 一步包括在土壤、水、亚铁盐、碱性调节剂反应形成的浆料中加入絮凝剂使氢氧化铬沉淀沉 降的步骤。
[0014] 通过加入絮凝剂可以明显加速固相的沉淀下降速度，有效缩短了液固相的分离时 间。
[0015] 本领域常见的絮凝剂均可用于本发明，优选的，所述絮凝剂为0. 2%的聚丙烯酰胺 絮凝剂，用量为相对于每IOOg的浆料，絮凝剂的用量为10-20ml。
[0016] 为了更好的改善去除率，本发明的方法还包括重复去除铬污染土壤中六价铬操作 的步骤，即将每次反应完之后的液相循环用作下一次去除操作，不足的用水作为补偿。
[0017] 优选的，在每次操作之间预留5-10d的间隔，可以较好地洗出土壤中的六价铬。
[0018] 在经过深入研究液固比、反应时间、生石灰量、七水硫酸亚铁量、絮凝剂以及加入 顺序等条件对本发明方法效果的影响情况后， 申请人:得出了本发明的最佳参数组合：液固 比3 : 1 (即水与土壤的重量比）、反应时间60min、生石灰为3g/100g 土壤、七水硫酸亚铁 17. 5g/100g 土壤；如果所用的碱性调节剂为熟石灰、亚铁盐为纯硫酸亚铁，则将质量按照 相应的折合即可。
[0019] 与传统方法相比，本发明的方法能够以硫酸亚铁-生石灰（熟石灰）连续完整的 一步法实现土壤中六价铬的处理，有效降低土壤固相中的六价铬浓度。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1本发明方法的操作流程图
【具体实施方式】
[0021] 为了研究不同的影响因素对去除土壤中六价铬的去除率的影响， 申请人:仔细考虑 和分析了各种因素，进行了一系列实验以确定最佳的技术方案。
[0022] 在下述实施例中，所提及的硫酸亚铁为七水硫酸亚铁，这是从市场上购买的硫酸 亚铁的主要产品类型。
[0023] 本发明使用了如下实验器材：磁力搅拌器，可见分光光度计，真空过滤装置，并通 过下述方法得出固相和液相中六价铬的含量：
[0024] 1)液相中六价铬的分析方法：按照二苯碳酰二肼分光光度法（GB7467-87)测定；
[0025] 2)固相中六价铬的分析方法：用分析天平准确称取2_3g左右的固体样品，放入 IOOml小烧杯中，加入80°C去离子水，在磁力搅拌器上搅拌30min，固液相一起转移至IOOml 容量瓶中，稀释到刻度，摇匀后取上清液，按照二苯碳酰二肼分光光度法（GB7467-87)测定 液相浓度，换算为固相中六价铬的浓度。
[0026] 实施例1 :水洗六价铬污染土壤的效果
[0027] 分别以200g 土壤，液固比为3 : 1，按照5、10、15、20、60分钟进行洗涤实验，具体 实验数据如表1。
[0028] 表1不同洗涤时间下六价铬浸出效果
【权利要求】
1. 去除铬污染土壤中六价铬的方法，其特征在于包括下述步骤：将土壤加入 水中水洗，搅拌加入亚铁盐使六价铬还原为三价铬，加入亚铁盐的同时加入碱性调 节剂使三价铬形成氢氧化铬沉淀；其中土壤、水、亚铁盐、碱性调节剂的重量比为 100 : 300-2400 : 10-20 : 1-5,搅拌反应时间为 10-60min。
2. 根据权利要求1的方法，其特征在于土壤、水、亚铁盐、碱性调节剂的重量比为 100 : 300-600 : 15-18 : 2-3,搅拌反应时间为 30-60min。
3. 根据权利要求1或2的方法，其特征在于所述亚铁盐为硫酸亚铁和/或七水硫酸亚 铁，碱性调节剂为氧化钙和/或氢氧化钙。
4. 根据权利要求1的方法，其特征在于进一步包括在土壤、水、亚铁盐、碱性调节剂反 应形成的浆料中加入絮凝剂使氢氧化铬沉淀沉降的步骤。
5. 根据权利要求4的方法，其特征在于所述絮凝剂为0. 2%的聚丙烯酰胺絮凝剂，用量 为相对于每IOOg的浆料，絮凝剂的用量为10_20ml。
6. 上述任一权利要求的方法，还包括重复去除铬污染土壤中六价铬操作的步骤。
7. 根据权利要求6的方法，其特征在于每次操作的间隔为5-10d。
【文档编号】B09C1/08GK104307868SQ201410471248
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月16日 优先权日:2014年9月16日
【发明者】翟永洪, 冯宏昭, 李忠, 祁彪, 王建荣 申请人:青海省环境科学研究设计院