超聲波修復重金屬復合污染土壤的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及土壤中重金屬污染的修復技術領域，特別是超聲波修復重金屬復合污染土壤的方法。
【背景技術】
[0002]近年來，土壤重金屬污染已對食品安全、生態環境和農業可持續發展構成嚴重威脅。重金屬主要來源于污灌、化肥農藥的大量使用、電鍍和染料廠的“三廢”、城市垃圾和大氣沉降物等。重金屬污染具有隱蔽性、長期性和不可逆性的特點，其不能被微生物降解，會影響作物和生物生長，并通過食物鏈危害人體健康和生命。
[0003]目前，重金屬污染土壤修復方法主要有工程技術(包括客土法、換土法和深耕翻土法)、物理化學法(包括電動法、電熱法和淋洗法)、穩定固化法和生物修復法(包括植物修復和微生物修復)等。土壤淋洗修復技術工藝簡單，修復效果穩定、徹底，已成為土壤環境修復領域的研究熱點。
[0004]土壤淋洗技術是通過振蕩方法將土壤中重金屬轉移到浸提劑中，從而達到修復重金屬污染土壤的目的。常用淋洗劑無機溶液、螯合劑和表面活性劑。無機溶液會引起土壤PH的改變及土壤肥力的下降，并且不易再生利用；人工螯合劑和人工合成表面活性劑價格昂貴，生物降解性差，容易造成二次污染；生物表面活性劑產量低。如能找到一種環境友好型浸提劑，成本低，生物降解性好，對土壤理化性質影響小，并且在短時間內能高效去除土壤中重金屬的浸提方法，對于修復重金屬污染土壤將非常有意義。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于解決重金屬污染土壤修復時間長，成本高等問題，提供一種浸提劑用量少，對土壤理化性質影響小，無二次污染，修復時間短并且效率高的浸提方法。
[0006]本發明的目的通過以下技術方案實現:
本發明所述的超聲波修復重金屬復合污染土壤的方法，包括至少以下步驟:
(O浸提劑檸檬酸溶液的配制；
(2)步驟(I)的浸提劑與污染土壤的混合；
(3)步驟(2)的土壤用機械振蕩浸提，或是超聲波輔助浸提；
(4)步驟(3)浸提后土壤的離心分離及過濾；
步驟⑴中浸提劑檸檬酸濃度為0.6-1.0 mo I.L'
[0007]步驟⑵中污染土壤與浸提劑混合的固液比為1:20-30。
[0008]步驟(3)中機械振蕩速率為160-200 r.mirT1，振蕩時間為3_5 h ;超聲波頻率為30-50 kHz，超聲功率為400-600 W，超聲時間為20-40 min。
[0009]步驟⑷中離心分離轉速為3500-4500 r ^irT1,離心時間為8-12 min,濾膜孔徑為 0.45 Mm。
[0010]所述的重金屬復合污染土壤中的重金屬為鎘、銅、鉛和鋅。
[0011]與現有技術相比，本發明的優點是:
(I)本發明所選浸提劑為檸檬酸，對于已有專利中的浸提劑EDTA(專利申請號201310437954.4)，價格相對較低，生物降解性也很好，對土壤基本理化性質影響較小，不會引起二次污染，是一種具有良好應用前景的環境友好型浸提劑。
[0012]與EDTA相比，檸檬酸在1-4天內平均可降解20%，20天內可降解70% ；EDTA降解性比較差，20天后僅可降解14%。檸檬酸通過酸溶作用和螯合作用達到修復重金屬污染土壤的效果。
[0013](2)本發明將超聲波與檸檬酸一同作用于重金屬復合污染土壤，所需浸提劑用量少，修復時間短，能有效的去除土壤中鎘、銅、鉛和鋅，并且不會對環境產生二次污染。這是因為超聲波能直接作用于樣品內部，并且產生的空化作用能夠解析土壤中的固著態重金屬而形成游離態，從而增加重金屬的去除率。
[0014]
【具體實施方式】
[0015]以下結合實施案例對本發明進行詳細說明。
[0016]實施例1:超聲波修復重金屬復合污染土壤的方法
污染土壤采自浙江省富陽市某煉銅廠附近Cd、Cu、Pb和Zn復合污染土壤。風干土樣剔除石塊及殘根后磨碎過2 _不銹鋼篩，其中部分土樣進一步研磨過0.15 _尼龍篩。經測定土壤中鎘、銅、鉛和鋅的含量分別為13.3 mg.kg'740 mg.kg'426 mg.kg-1和2133mg.kg'預處理之后，稱取1.0000 g 土樣，加入100 mL離心管中。
[0017]振蕩浸提后續步驟如下:
(1)配制檸檬酸溶液的濃度為1.0 mo I.Γ1；
(2)按固液比1:25混合，上述土樣為1.0000 g，所述檸檬酸溶液體積為25mL ；
(3)機械振蕩浸提，振蕩速率為180r.mirT1，振蕩時間為4 h ；
(4)浸提后離心及過濾，離心轉速為4000r.mirT1,離心時間為10 min，0.45Mm濾膜過濾，待測。
[0018]經測定，土壤中鎘、銅、鉛和鋅的去除率分別為53.0%、69.6%,74.5%和98.6%。
[0019]本發明所述的機械振蕩浸提也可以用超聲波輔助浸提代替，具體步驟如下:
(1)配制檸檬酸溶液的濃度為0.6 mo I.Γ1；
(2)按固液比1:25混合，上述土樣為1.0000 g，所述檸檬酸溶液體積為25mL ；
(3)超聲波輔助浸提，超聲波頻率為40kHz，超聲功率為500 W，超聲時間為30 min ；
(4)浸提后離心及過濾，離心轉速為4000r.mirT1,離心時間為10 min，0.45Mm濾膜過濾，待測。
[0020]經測定，土壤中鎘、銅、鉛和鋅的去除率分別為52.9%,64.2%,59.8%和97.4%。
【主權項】
1.超聲波修復重金屬復合污染土壤的方法，其特征在于該方法包括至少以下步驟: (1)浸提劑檸檬酸溶液的配制； (2)步驟(I)的浸提劑與污染土壤的混合； (3)步驟(2)的土壤用機械振蕩浸提，或是超聲波輔助浸提； (4)步驟(3)浸提后土壤的離心分離及過濾。
2.根據權利要求1所述的超聲波修復重金屬復合污染土壤的方法，其特征在于:步驟(1)中浸提劑朽1檬酸濃度為0.6-1.0 mo I.L'
3.根據權利要求1所述的超聲波修復重金屬復合污染土壤的方法，其特征在于:步驟(2)中污染土壤與浸提劑混合的固液比為1:20-30。
4.根據權利要求1所述的超聲波修復重金屬復合污染土壤的方法，其特征在于:步驟(3)中機械振蕩速率為160-200r.mirT1，振蕩時間為3-5 h ;超聲波頻率為30-50 kHz，超聲功率為400-600 W，超聲時間為20-40 min。
5.根據權利要求1所述的超聲波修復重金屬復合污染土壤的方法，其特征在于:步驟(4)中離心分離轉速為3500-4500r.mirT1,離心時間為8-12 min,濾膜孔徑為0.45 Mm。
6.根據權利要求1所述的超聲波修復重金屬復合污染土壤的方法，其特征在于所述的重金屬為鎘、銅、鉛和鋅。
【專利摘要】本發明公開了一種超聲波修復重金屬復合污染土壤的方法，包括至少以下步驟：浸提劑-檸檬酸溶液的配制；浸提劑與污染土壤的混合；土壤用機械振蕩浸提或是超聲波輔助浸提；浸提后土壤的離心分離及過濾。本發明所述方法選用檸檬酸為浸提劑，成本相對較低，對土壤基本理化性質影響較小，不會引起二次污染，是一種環境友好型浸提劑，與超聲波共同應用于重金屬污染土壤修復，能有效去除土壤中鎘、銅、鉛和鋅四種重金屬。具有去除效果好、浸提劑用量少、修復時間短的特點。
【IPC分類】B09C1-00
【公開號】CN104607452
【申請號】CN201510028474
【發明人】王海龍, 孫濤
【申請人】浙江農林大學
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月21日