一种镉铅砷污染土壤复合淋洗剂及其制备方法
阅读说明：本技术 一种镉铅砷污染土壤复合淋洗剂及其制备方法 (Cadmium-lead-arsenic contaminated soil composite eluting agent and preparation method thereof ) 是由 魏树和 徐雷 代惠萍 安婧 于 2021-09-22 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种镉铅砷污染土壤复合淋洗剂及其制备方法,所述一种镉铅砷污染土壤复合淋洗剂包括羟基乙叉二膦酸溶液、L-乳酸溶液、丙酮酸溶液和FeCl-(3)溶液；所述羟基乙叉二膦酸、L-乳酸、丙酮酸和FeCl-(3)溶液的体积比为：6:2:1:1。本发明的一种镉铅砷污染土壤复合淋洗剂的制备方法,所述制备方法为：(1)将10%的羟基乙叉二膦酸溶液、10%的L-乳酸溶液、10%的丙酮酸溶液和0.1 mol/L的FeCl-(3)溶液按照体积比为6:2:1:1进行混合,得到混合溶液A；(2)将混合溶液A置于往复式振荡器中震荡处理,即可,密封,避光保存。本发明通过将羟基乙叉二膦酸溶液、L-乳酸溶液、丙酮酸溶液、FeCl-(3)溶液进行复配,既能够实现对高镉铅砷污染土壤的高效淋洗,又可以避免对土壤的二次污染问题。(The invention relates to a cadmium-lead-arsenic polluted soil composite eluting agent and a preparation method thereof, wherein the cadmium-lead-arsenic polluted soil composite eluting agent comprises hydroxyethylidene diphosphonic acid solution, L-lactic acid solution, pyruvic acid solution and FeCl 3 A solution; the hydroxy ethylidene diphosphonic acid, L-lactic acid, pyruvic acid and FeCl 3 The volume ratio of the solution is: 6:2:1:1. The invention discloses a preparation method of a cadmium-lead-arsenic polluted soil composite eluting agent, which comprises the following steps: (1) 10 percent of hydroxyethylidene diphosphonic acid solution, 10 percent of L-lactic acid solution, 10 percent of pyruvic acid solution and 0.1mol/L FeCl 3 Mixing the solutions according to the volume ratio of 6:2:1:1 to obtain a mixed solution A; (2) and (4) placing the mixed solution A in a reciprocating oscillator for oscillation treatment, sealing, and storing in dark place. The invention is prepared by reacting hydroxyethylidene-bisPhosphonic acid solution, L-lactic acid solution, pyruvic acid solution, FeCl 3 The solution is compounded, so that not only can the high-efficiency leaching of the soil polluted by high cadmium, lead and arsenic be realized, but also the problem of secondary pollution to the soil can be avoided.)
技术领域
本发明属于重金属污染土壤修复技术领域，具体涉及一种镉铅砷污染土壤复合淋洗剂及其制备方法。
背景技术
镉、铅和砷都是常见的重金属污染物，镉铅砷及其各种形态重金属进入人体后，会对人体健康造成危害。镉进入人体易积存于肾脏中，对肾脏造成危害，此外，还易导致骨质疏松和软化；铅会对人体的血液系统和神经系统造成严重损害，并会严重影响婴幼儿的生长和智力发育；砷进入人体会对皮肤、呼吸系统、血液系统等造成严重危害，并会严重影响人的生理功能，导致流产、不育以及幼儿畸形等。近些年来，采矿、冶金等工业过程带动经济实现巨大飞跃的同时，也造成了愈发严重的土壤重金属污染，这也严重危及农副产品安全以及人体健康。目前镉铅砷重金属污染土壤的主要修复方法有客土换土法、电动修复法、固化稳定化法、植物修复法以及土壤淋洗法等，相较于土壤淋洗法，其他修复方法存在对土壤环境影响较大，成本较高，没有从根本上去除重金属等问题，而植物修复又因为对多种重金属污染土壤修复效果较低、修复时间长等受到限制。因此，综合来看土壤淋洗是较治理镉铅砷污染土壤的较为理想的方法。淋洗剂是淋洗技术的核心，但现有的淋洗剂往往对多种重金属污染土壤去除效率较低，因此开发低廉高效、二次污染较小且同时能够去除多种重金属的淋洗剂很有必要。
发明内容
本发明要解决的问题是，克服现有技术中的不足，提供一种用于镉铅砷污染土壤重金属复合淋洗剂的制备方法。该复合淋洗剂具有廉价高效、简便易得并对土壤环境影响较小等特点。
一种镉铅砷污染土壤复合淋洗剂，所述复合淋洗剂包括羟基乙叉二膦酸溶液、L-乳酸溶液、丙酮酸溶液和FeCl3溶液；
所述羟基乙叉二膦酸、L-乳酸、丙酮酸和FeCl3溶液的体积比为：6:2:1:1。
优选地，所述复合淋洗剂还包括pH值调节剂。
优选地，所述pH值调节剂为0.1mol/L的HCl或NaOH溶液。
优选地，所述羟基乙叉二膦酸溶液的浓度为10%；所述L-乳酸溶液的浓度为10%；所述丙酮酸溶液的浓度为10%；所述FeCl3溶液的浓度为0.1mol/L。
一种镉铅砷污染土壤复合淋洗剂的制备方法，所述制备方法为：
（1）将羟基乙叉二膦酸溶液、L-乳酸溶液、丙酮酸溶液和FeCl3溶液混合，得到混合溶液A；
（2）将混合溶液A置于往复式振荡器中震荡处理，得到溶液B；
（3）向溶液B中加入pH值调节剂调节pH=4，得到复合淋洗剂，密封，避光保存。
优选地，步骤（2）所述震荡处理为：震荡频率200-250次/min，时间18-22min，温度22-25℃。
上述浓度均为体积浓度。
本发明的有益效果：
（1）本发明采用羟基乙叉二膦酸溶液、L-乳酸溶液、丙酮酸溶液、FeCl3溶液进行复配，既能够实现对高镉铅砷污染土壤的高效淋洗，又可以避免对土壤的二次污染问题；
（2）本申请的铅砷污染土壤复合淋洗剂能够对重金属含量较高的土壤进行去除，当土壤中Cd:250-270 mg kg-1/ Pb: 1100-1200 mg kg-1/ As:260-280 mg kg-1，其重金属的去除率镉能达到81%以上，铅能达到69%以上，砷能达到55%以上，且其制备方法简单；再者对其复合淋洗剂pH值进行调节能够保证镉去除率的同时使得铅和砷的去除率分别达到72%和60%以上，同时对土壤的理化性质影响较小。
具体实施方式
为了使本发明所述内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述技术方案做进一步说明，但本发明不仅限于此。
实施例1：
一种镉铅砷污染土壤复合淋洗剂，所述复合淋洗剂包括羟基乙叉二膦酸溶液、L-乳酸溶液、丙酮酸溶液和FeCl3溶液；
所述羟基乙叉二膦酸、L-乳酸、丙酮酸和FeCl3溶液的体积比为：6:2:1:1；
所述羟基乙叉二膦酸溶液的浓度为10%；所述L-乳酸溶液的浓度为10%；所述丙酮酸溶液的浓度为10%；所述FeCl3溶液的浓度为0.1mol/L。
一种镉铅砷污染土壤复合淋洗剂的制备方法，所述制备方法为：
（1）将10%的羟基乙叉二膦酸溶液、10%的L-乳酸溶液、10%的丙酮酸溶液和0.1mol/L的FeCl3溶液按照体积比为6:2:1:1进行混合，得到混合溶液A；
（2）将混合溶液A置于往复式振荡器中震荡处理，所述振荡频率为200次/min，时间为22 min, 振荡温度为25℃，即可，密封，避光保存。
实施例2：
一种镉铅砷污染土壤复合淋洗剂，所述复合淋洗剂包括羟基乙叉二膦酸溶液、L-乳酸溶液、丙酮酸溶液和FeCl3溶液；
所述羟基乙叉二膦酸、L-乳酸、丙酮酸和FeCl3溶液的体积比为：6:2:1:1；
所述复合淋洗剂还包括pH值调节剂；
所述pH值调节剂为0.1mol/L的HCl或NaOH溶液；
所述羟基乙叉二膦酸溶液的浓度为10%；所述L-乳酸溶液的浓度为10%；所述丙酮酸溶液的浓度为10%；所述FeCl3溶液的浓度为0.1mol/L。
一种镉铅砷污染土壤复合淋洗剂的制备方法，所述制备方法为：
（1）将10%的羟基乙叉二膦酸溶液、10%的L-乳酸溶液、10%的丙酮酸溶液和0.1mol/L的FeCl3溶液按照体积比为6:2:1:1进行混合，得到混合溶液A；
（2）将混合溶液A置于往复式振荡器中震荡处理，所述振荡频率为250 次/min，时间为18min, 振荡温度为22℃，得到溶液B；
（3）向溶液B中加入0.1mol/L的HCl或NaOH溶液调节剂溶液B的pH=4，得到复合淋洗剂，密封，避光保存。
对比例1：
将实施例2复合淋洗剂中的羟基乙叉二膦酸替换为乙二胺四乙酸，其他同实施例2。
对比例2：
所述复合淋洗剂不包括L-乳酸，其余同实施例2。
对比例3：
所述复合淋洗剂不包括FeCl3，其余同实施例2。
对比例4：
所述复合淋洗剂不包括羟基乙叉二膦酸，其余同实施例2。
对比例5：
所述复合淋洗剂不包括L-乳酸和FeCl3，其余同实施例2。
下面是该应用于镉铅砷污染土壤重金属复合淋洗剂的具体应用示例：
土壤中含镉254.32 mg kg-1；铅: 1169.97 mg kg-1；砷: 270.64 mg kg-1进行实验确定最佳的淋洗条件。
本发明淋洗剂应用于镉铅砷污染土壤的淋洗处理时，具体包括以下步骤：称取土样约1.00 g 于50 mL 离心管中，取等量本发明制备的复合淋洗剂加入对应的离心管中，放入往复式振荡器中振荡（200 次/min, 25℃）。然后将振荡后的离心管室温 4000 r/min 离心10 min,取上清液过0.45 μm滤膜，利用ICP-OES测定溶液镉、铅和砷浓度。
取9组相同且等量的镉铅砷重金属污染土壤，每组土壤中添加等量的实施例2中的复合淋洗剂来进行土壤重金属的淋洗试验，根据土液比、淋洗时间来设计试验；其中，土液比是指试验中土壤质量(g)与淋洗剂体积(mL)的比例，淋洗时间是指复合淋洗剂与土壤在振荡器中振荡淋洗的时间；试验采用土液比为 1:5，1:10,1:20淋洗时间 12 h、24 h、48 h进行试验，结果见表1：
。
由表1可知，9组试验中第9组土壤中最优重金属去除率，镉、铅和砷去除率分别为81.62%、72.32%和61.75% 。进而确定最佳淋洗条件土液比1:20，淋洗时间为48h。
在最佳淋洗条件下，比较本发明实施例1和2的复合淋洗剂与对比例1-5淋洗剂等对镉铅砷污染土壤中重金属的去除效果。
应用例1：
将本申请实施例2的复合淋洗剂应用于场地重金属含量镉为250 mg kg-1，铅1200mg kg-1，砷260 mg kg-1的污染土壤淋洗处理时，具体包括以下步骤：取0.1 m×0.1 m×0.05 m的场地表层土壤于20 L塑料水桶中，按最佳土液比1:20，取本发明实施例2制备的复合淋洗剂14.4 L加入塑料水桶中，放在往复式振荡器中振荡48 h（200 次/min, 25℃）。然后取混匀的上清液20 mL于离心管中，室温 4000 r/min 离心10 min,再取上清液过0.45 μm滤膜，利用ICP-OES测定溶液镉、铅和砷的浓度，重金属去除率见表2。
应用例2：
将本申请实施例2的复合淋洗剂应用于场地重金属含量镉为270 mg kg-1，铅1150mg kg-1，砷270 mg kg-1的污染土壤进行淋洗处理，其他同应用例1，重金属去除率见表2。
应用例3：
将本申请实施例2的复合淋洗剂应用于场地重金属含量镉为260mg kg-1，铅1100mg kg-1，砷280 mg kg-1的污染土壤进行淋洗处理，其他同应用例1，重金属去除率见表2。
应用例4：
将本申请实施例2的复合淋洗剂应用于场地重金属含量镉254.32 mg kg-1；铅:1169.97 mg kg-1；砷: 270.84 mg kg-1的污染土壤进行淋洗处理，其他同应用例1，重金属去除率见表2：
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将实施例1、对比例1-5复合淋洗剂对按照按照应用例4对重金属污染土壤进行淋洗处理，结果见表3：
。
由表3可知，本申请通过将采用羟基乙叉二膦酸溶液、L-乳酸溶液、丙酮酸溶液、FeCl3溶液进行复配使其相互作用，同时调整复配后的复合淋洗剂pH，使其在对高重金属污染的土壤仍能保持较高的去除率。