一种修复砷污染土壤的组合淋洗剂及其应用方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于污染土壤控制与修复领域，具体涉及一种修复砷污染土壤的组合淋洗 剂及其应用方法。
【背景技术】
[0002] 土壤重金属污染是土壤污染的一个最主要方面，伴随着现代工业生产和矿冶开发 的发展，土壤重金属污染日益严重，已成为全球性的环境问题。而在土壤重金属污染中，砷 (As)是最常见，也是对公众健康危害最严重的污染物之一。尤其在湖南郴州、内蒙古、贵州 等矿区存在大面积的砷污染和砷中毒问题。根据2014年我国环保部和国土资源部发布的 《全国土壤污染状况调查公报》显示，我国土壤中砷的点位超标率为2. 7%，在镉、汞、砷、铅、 锌、镍、铜、铬八种无机污染物中排行第三。随着近些年来砷中毒事件的发生和公众意识的 加强，砷污染土壤治理得到人们的不断重视，开展砷污染土壤治理具有重大意义。
[0003] 砷污染土壤的修复主要分为两种途径：1、改变污染土壤中砷的存在形态，使其由 毒性大的活化态转化为稳定态，降低砷在环境中的迀移性和生物可利用性，减弱其对动植 物的毒性；2、去除污染土壤中的砷，达到回收和减少土壤中重金属的双重目的，使其存留浓 度接近或达到背景值。具体来说，砷污染土壤修复手段主要有工程措施，包括客土法、翻土 法等；化学修复技术，包括化学淋洗技术、土壤性能改良技术等；物理修复技术，包括玻璃 化修复、稳定化修复等；生物修复，包括微生物修复、植物修复等。在其中，土壤淋洗技术 由于其具有快速、高效、治理效果稳定等优点，成为研究土壤修复技术领域的热点和方向之 〇
[0004][0005][0006][0007] 淋洗修复技术的关键在于选择合适的淋洗剂和淋洗方法，既能达到有效去除污染 土壤中砷的目的，又能满足成本控制的要求。经过大量的实验探索，本发明提出一种修复砷 污染土壤的组合淋洗剂方法及其应用，利用不同淋洗剂的差异性淋洗效果配合的多步淋洗 法，通过土壤的预处理、淋洗剂的选择和淋洗组合的优选，有效修复砷污染土壤。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于提供一种修复砷污染土壤的组合淋洗剂及其应用方法，通过对 土壤的预处理和多步淋洗，优化条件，达到有效去除污染土壤中的砷的目的。
[0009] 本发明的目的通过以下技术方案实现的：
[0010] -种修复砷污染土壤的组合淋洗剂，由预处理剂、先驱淋洗剂和巩固淋洗剂组成， 包括如下组分：预处理剂选用质量分数在1%~5%之间的双氧水溶液，用于土壤淋洗的前 期预处理；先驱淋洗剂为由摩尔浓度为0. 5mol/L的草酸40%~50%容量份、摩尔浓度为 0.1mol/L的EDTA20%~30%容量份、质量分数为3%的草皂素20%~30%容量份组合而 成的复配淋洗剂，用于土壤淋洗的第一步；巩固淋洗剂选用摩尔浓度为0. 5mol/L NaOH溶 液，用于二步淋洗。
[0011] -种修复砷污染土壤的组合淋洗剂应用方法，包括如下步骤：
[0012] (1)对砷污染土壤进行简易处理，风干，去除石粒等杂质，磨碎，过0. 85mm筛；
[0013] (2)将预处理剂和砷污染土壤混合加入500ml锥形瓶中，置于恒温振荡器，间歇性 振荡，静置，固液分尚；
[0014] (3)对步骤⑵中预处理后的土壤加入先驱淋洗剂，置于恒温振荡器，振荡淋洗， 静置，固液分离；
[0015] (4)对步骤（3)中一次淋洗处理后的土壤加入巩固淋洗剂，置于恒温振荡器，振荡 淋洗，静置，固液分离；
[0016] (5)对步骤⑷中处理后的土壤加入蒸馏水，置于恒温振荡器，振荡淋洗，静置，固 液分离，得清洁后污染土壤。
[0017] 作为优选，步骤（2)中所述预淋洗剂为质量分数在1%~5%的双氧水溶液。
[0018] 作为优选，步骤（2)中所述间歇性淋洗为每隔0. 5h振荡淋洗5min，总反应时间为 2h〇
[0019] 作为优选，步骤（3)中所述先驱淋洗剂组成为：摩尔浓度为0. 5mol/L的草酸 40 %~50 %容量份、摩尔浓度为0.1 mo 1/L的EDTA20 %~30 %容量份、质量分数为3 %的草 皂素20 %~30 %容量份。
[0020] 作为优选，步骤（2)、（3)中所述预处理剂、先驱淋洗剂和砷污染土壤液固比为4毫 升：1克。
[0021] 作为优选，步骤（3)中所述淋洗振荡时间为4~6h。
[0022] 作为优选，步骤（2)、（3)、（4)、（5)中所述淋洗是将500ml锥形瓶置于恒温振荡器 中振荡淋洗，转速为220r/min。
[0023] 作为优选，步骤（4)中所述巩固淋洗剂为摩尔浓度0. 5mol/L的氢氧化钠溶液。
[0024] 作为优选，步骤（4)中所述的巩固淋洗剂和砷污染土壤液固比为3毫升：1克。
[0025] 作为优选，步骤（4)中所述的淋洗振荡时间为2~4h。
[0026] 作为优选，步骤（5)中所述蒸馏水和砷污染土壤液固比为6毫升：1克。
[0027] 进一步优选，步骤（5)中所述淋洗振荡时间为2h。
[0028] 本发明中的一种修复砷污染土壤的组合淋洗剂及其应用方法，是建立在大量实验 基础上的，相比于现有技术，具有如下有益效果：
[0029] (1)本发明的一种修复砷污染土壤的组合淋洗剂及其应用方法，针对污染土壤中 砷的存在形态特性，联合不同淋洗剂的差异性淋洗效果，达到有效减少污染土壤中的砷含 量，去除效果稳定，不会产生二次污染，砷去除率达到80 %以上，特别对于中等污染程度土 壤，去除率可达90%。
[0030] (2)本发明中，选择的预处理剂为质量分数在1 %~3%的双氧水溶液，双氧水是 强氧化剂，适量的双氧水溶液能够去除土壤中的有机质，更有利于后续污染土壤中砷的淋 洗去除，且对残渣态砷具有一定的去除效果。选择的先驱淋洗剂由草酸、m)TA、茶皂素混合 组成，草酸能改变土壤的pH，使得土壤处于酸性环境中，有机结合态、碳酸盐结合态的砷得 到快速释放，提高土壤砷的溶解率，并对铁性砷具有很好的去除效果；m)TA是人工合成螯 合剂，能够和砷土壤中的砷离子结合形成稳定的络合物，从而促进砷离子的解吸；茶皂素是 天然生物表面活性剂，亦能加速砷的解吸。先驱淋洗剂由草酸、m)TA、茶皂素按照一定比例 混合，利用三者的协同作用，共同促进土壤中砷的解吸和去除。选择的巩固淋洗剂氢氧化钠 为强碱，可以去除在结晶矿物表面再吸附的砷，并对铝型砷具有良好的去除效果，能够在草 酸淋洗的基础上，进一步去除污染土壤中的砷。预处理剂、先驱淋洗剂和巩固淋洗剂的多步 组合淋洗，顺序不可变，是在实验中探索出的最佳淋洗组合。
[0031] (3)本发明中，先驱淋洗剂和巩固淋洗剂氢氧化钠的摩尔浓度，是最适宜浓度选 择；预淋洗剂、先驱淋洗剂和污染土壤的液固比为4毫升：1克，巩固淋洗剂和污染土壤的液 固比为3毫升：1克，是最佳液固比条件。本发明在满足充分淋洗去除污染土壤中砷的基础 上，探索出最优条件，节省淋洗剂成本。
[0032] (4)本发明中，最后一步采用蒸馏水淋洗经多步组合淋洗处理后的污染土壤，以去 除土壤在淋洗过程中残留的淋洗剂，达到清洁土壤的目的。
[0033] (5)本发明的一种修复砷污染土壤的组合淋洗剂及其应用方法，可以快速去除污 染土壤中的砷，淋洗时间短，整个过程操作简便，去除效果明显，可以很好地运用在异位修 复的工程实践上，相比于单一淋洗和其他修复手段具有显著的优越性，为砷污染场地的修 复提供了有效途径。
[0034] 与本专利申请最接近的现有技术为公开号为CN101362145A的中国发明专利公开 了一种用于重金属和砷汞污染土壤的化学淋洗修复方法，本发明与其相比，对砷污染土壤 的治理更加具有专一性和有效性，表现如下：预处理剂能够使砷污染土壤中的残渣态砷得 以转化，弥补了此前公开号CN101362145A专利中不能有效去除残渣态砷的缺陷，砷的去除 更为彻底，提高了土壤中砷的去除率；利用不同淋洗剂对不同形态砷的差异性淋洗效果，采 用先驱淋洗剂和巩固淋洗剂的组合，更为有效得去除污染土壤中的砷；在大量实验基础上， 确定了最适宜的固液比，预处理剂、先驱淋洗剂与砷污染土壤的液固比为4毫升：1克，巩固 淋洗剂与砷污染土壤的液固比为3毫升：1克，相比于此前发明的液固比20毫升：1克，节 省了大量的成本，也为后续的淋洗废液的处理减少费用；本发明方法最后一步用蒸馏水将 淋洗过土壤进行清洁淋洗，能够去除土壤中残留的淋洗剂，减少对土壤的破坏，这是此前发 明所没有考虑到的。
【具体实施方式】
[0035] 以下通过具体实施例对本发明作进一步描述。
[0036] 实施例1:
[0037] 采集湖南省某砷冶炼厂周围农