含有机酸的重金属土壤淋洗组合物及其应用以及重金属土壤的修复方法
阅读说明：本技术 含有机酸的重金属土壤淋洗组合物及其应用以及重金属土壤的修复方法 (Heavy metal soil leaching composition containing organic acid, application thereof and heavy metal soil remediation method ) 是由 郦和生 胡永丰 秦会敏 谢文州 于 2019-09-17 设计创作，主要内容包括：本发明涉及重金属污染土壤修复领域,公开了一种含有机酸的重金属土壤淋洗组合物及其应用以及重金属土壤的修复方法,该组合物包括：吐温、有机膦酸盐和有机酸,所述吐温、有机膦酸盐和有机酸的质量比为0.5-10：0.5-8：1。本发明提供的含有机酸的重金属土壤淋洗组合物不但能够创造良好的淋洗环境、成分环保,且对重金属的去除效率高。(The invention relates to the field of heavy metal contaminated soil remediation, and discloses a heavy metal soil leaching composition containing organic acid, application thereof and a heavy metal soil remediation method, wherein the composition comprises the following components in parts by weight: the organic acid-based organic light-emitting diode comprises tween, organic phosphonate and organic acid, wherein the mass ratio of tween to organic phosphonate to organic acid is 0.5-10: 0.5-8: 1. the organic acid-containing heavy metal soil leaching composition provided by the invention can create a good leaching environment, is environment-friendly in components, and has high removal efficiency on heavy metals.)
技术领域
本发明涉及重金属污染土壤修复领域，具体地，涉及含有机酸的重金属土壤淋洗组合物及其应用以及重金属土壤的修复方法。
背景技术
随着工业的迅速发展，重金属土壤污染不断加重，土地资源遭到破坏，严重阻碍社会发展进程。相应的土壤修复技术应运而生，大致可分为三类：物理修复、化学修复和生物修复。物理修复除了传统的客土、排土、换土等方法，还有电动力学法，电热修复、玻璃化技术以及冰冻土壤技术等；化学修复是据土壤性质以及重金属类型，选取合适的化学修复剂，利用解吸活化、氧化还原、螯合溶解等作用，去除土壤中重金属；生物修复是利用植物或微生物重金属吸收、固定、提取等作用进行土壤修复。
相对于稳定化和固定化等方法修复技术，土壤淋洗法不仅处理效率高，且能从根本上除去土壤中的重金属，以彻底消除重金属潜在威胁。淋洗法的核心问题是淋洗剂的选择，因此，开发一种绿色又高效的淋洗剂至关重要。
CN102976577A公开了一种去除沉淀污泥中重金属的复合淋洗剂。该淋洗剂的主要成分为：A剂十二烷基苯磺酸钠，B剂TritonX-100，C剂是生物表面活性剂的乙醇溶液，其质量比A剂：B剂＝1:10-1:15，且C剂为复合淋洗剂质量的0.5％-1％。其公开的复合淋洗剂能有效去除城市水处理产生的沉淀污泥中的重金属，但用于一般土壤的淋洗，缺乏对土壤的溶解和分散作用，难以达到土壤中重金属的去除目的。
发明内容
本发明提供一种含有机酸的重金属土壤淋洗组合物及其应用以及重金属土壤的修复方法。采用本发明提供的含有机酸的重金属土壤淋洗组合物，不但能够创造良好的淋洗环境、成分环保，且对重金属的去除效率高。
本发明第一方面提供一种含有机酸的重金属土壤淋洗组合物，该组合物包括：吐温、有机膦酸和有机酸，所述吐温、有机膦酸盐和有机酸的质量比为0.5-10：0.5-8：1。
优选地，所述吐温、有机膦酸盐和有机酸的质量比为3.5-5.5：2-3.5：1。
本发明第二方面提供上组合物在修复重金属土壤中的应用。将本发明提供的重金属土壤淋洗组合物用于修复重金属土壤时，在酸的作用下对所有生物可利用的重金属有去除作用。
本发明第三方面提供一种重金属土壤的修复方法，该方法包括：采用本发明提供的含有机酸的重金属土壤淋洗组合物对待修复重金属土壤进行修复。
优选地，该方法包括：采用含有含有机酸的重金属土壤淋洗组合物的淋洗剂对待修复重金属土壤进行淋洗。
本发明提供的含有机酸的重金属土壤淋洗组合物对所有生物可利用的重金属有去除作用，采用本发明提供的组合物对生物可利用的重金属去除效率高，且对于环境友好。另外能克服低渗透性土壤淋洗困难的问题，对粉土和黏土均有效。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明的发明人在研究过程中发现，吐温在土壤淋洗中可创造良好的淋洗环境，其具有增溶、增流、促进离子交换等作用，可以增强重金属污染物在水中的溶解性；有机膦酸盐能在水中有效阻止盐类沉淀，在淋洗的水土混合的环境中能够防治淋洗液阻塞，保持淋洗顺畅，有助于重金属从土壤结构中分离，并加速形成可溶性螯合物；有机酸一方面调节酸度，另一方面可作为螯合剂结合重金属离子。三者各自独立发挥作用的基础上，还可以发挥协同作用。
本发明第一方面提供一种含有机酸的重金属土壤淋洗组合物，该组合物包括：吐温、有机膦酸盐以及有机酸；
所述吐温、有机膦酸盐和有机酸的质量比为0.5-10：0.5-8：1。
采用本发明提供的含有机酸的重金属土壤淋洗组合物解决了低渗透性土壤淋洗困难的问题。
根据本发明，所述土壤为本领域公知含义上的土壤，是矿物质、有机质、活的有机体以及水分和空气等的混合体。所述重金属土壤是指被重金属污染后的土壤。重金属污染土壤中含有重金属，对含量适应范围较大，可超出建设用地管制值。
本发明提供的含有机酸的重金属土壤淋洗组合物，不含有会破坏土壤环境的组分，因此，在用于土壤修复时，不会造成二次污染。
优选地，在所述含有机酸的重金属土壤淋洗组合物中，吐温、有机膦酸盐以及有机酸的质量比为3.5-5.5：2-3.5：1。即，基于1重量份的有机酸，吐温的含量优选为3.5-5.5重量份，例如，3.5重量份、4重量份、4.5重量份、5重量份、5.5重量份，以及这些点值中的任意两个所构成的范围内的任意值；有机膦酸盐的含量为2-3.5重量份，例如，2重量份、2.5重量份、3重量份、3.5重量份，以及这些点值中的任意两个所构成的范围内的任意值。
根据本发明的一种优选实施方式，所述吐温选自吐温20、吐温21、吐温40和吐温60中的至少一种。
根据本发明的一种优选实施方式，所述有机膦酸盐选自氨基三甲叉膦酸钠、乙二胺四甲叉膦酸钠、二乙烯三胺五甲叉膦酸钠和羟基乙叉二膦酸钠中的至少一种。
根据本发明的一种优选实施方式，所述有机酸选自草酸、酒石酸、柠檬酸和富里酸中的至少一种。
本发明第二方面提供上述的组合物在修复重金属土壤中的应用。本发明的含有机酸的重金属土壤淋洗组合物特别适用于对重金属污染的土壤进行修复。
本发明第三方面提供一种重金属土壤的修复方法，该方法包括：使用本发明提供的含有机酸的重金属土壤淋洗组合物对待修复重金属土壤进行修复。
本发明的发明人在此需要说明的是，采用本发明提供的含有机酸的重金属土壤淋洗组合物对待修复重金属土壤进行修复时，所述含有机酸的重金属土壤淋洗组合物中的各组分可以分别加入到重金属土壤中，也可以配比在一起一同加入到土壤中。如论以何种形式将如上各组分加入到土壤中，均视为是使用上述含有机酸的重金属土壤淋洗组合物对待修复重金属土壤进行修复。
根据本发明的一种具体实施方式，该方法包括：采用含有含有机酸的重金属土壤淋洗组合物的淋洗剂对待修复重金属土壤进行淋洗。
根据本发明提供的重金属土壤的修复方法，优选地，所述含有含有机酸的重金属土壤淋洗组合物的淋洗剂中，组合物的浓度为1-9.5重量％，优选为3.25-5重量％，例如，3.25重量％、4重量％、4.5重量％、5重量％，以及这些点值中的任意两个所构成的范围内的任意值。所述含有含有机酸的重金属土壤淋洗组合物的淋洗剂的溶剂可以为水。
根据本发明提供的重金属土壤的修复方法，优选地，含有含有机酸的重金属土壤淋洗组合物的淋洗剂与待修复重金属土壤的重量比1-6：1，优选为4-5：1。
根据本发明提供的重金属土壤的修复方法，优选地，淋洗速率为1-3mL/min，优选为1.5-2mL/min。
本发明对所述淋洗的具体操作没有特别的限定，可以按照本领域常规技术手段进行。本发明在此不再赘述。
本发明提供的方法适用于各种重金属的去除，优选地，所述重金属选自铜、镉和铅元素中的至少一种。本发明提供的重金属土壤淋洗组合物特别适用于重金属铜、镉和铅元素的脱除。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
取自某工厂的粉土，除去碎石杂物，过20目筛，烘干，得到待修复重金属土壤，含铜4722mg/kg，镉161mg/kg，铅3903mg/kg。
土壤中重金属含量通过原子荧光分析方法测得。
草酸、酒石酸、柠檬酸和富里酸购自于湖北远成赛创科技有限公司；吐温20、吐温21、吐温40和吐温60购自于上海联硕生物科技有限公司；氨基三甲叉膦酸钠、乙二胺四甲叉膦酸钠、二乙烯三胺五甲叉膦酸钠和羟基乙叉二膦酸钠购自湖北巨胜科技有限公司。
实施例1
含有机酸的重金属土壤淋洗组合物的组成和各组分含量如表1所示。
将含有机酸的重金属土壤淋洗组合物加水溶解并稀释至600g，得到重金属土壤复合淋洗剂。
取120g上述待修复重金属土壤土样填充淋洗柱，控制淋洗速率为1.5mL/min，采用600g含有机酸的重金属土壤复合淋洗剂对待修复重金属土壤进行淋洗，淋洗完成后取土样烘干，消解并测得重金属含量，分别为铜661mg/kg，镉31.4mg/kg，铅582mg/kg。重金属去除率列于表2。
实施例2
按照实施例1的方法，不同的是，含有机酸的重金属土壤淋洗组合物的组成和各组分含量如表1所示。淋洗完成后，土样中重金属含量为：铜471mg/kg，镉30.3mg/kg，铅445mg/kg。重金属去除率列于表2。
实施例3
按照实施例1的方法，不同的是，含有机酸的重金属土壤淋洗组合物的组成和各组分含量如表1所示。淋洗完成后，土样中重金属含量为：铜548mg/kg，镉27.2mg/kg，铅418mg/kg。重金属去除率列于表2。
实施例4
按照实施例1的方法，不同的是，含有机酸的重金属土壤淋洗组合物的组成和各组分含量如表1所示。淋洗完成后，土样中重金属含量为：铜661mg/kg，镉23.7mg/kg，铅562mg/kg。重金属去除率列于表2。
实施例5
按照实施例1的方法，不同的是，含有机酸的重金属土壤淋洗组合物的组成和各组分含量如表1所示。淋洗完成后，土样中重金属含量为：铜458mg/kg，镉29.3mg/kg，铅445mg/kg。重金属去除率列于表2。
实施例6
按照实施例1的方法，不同的是，含有机酸的重金属土壤淋洗组合物的组成和各组分含量如表1所示。淋洗完成后，土样中重金属含量为：铜449mg/kg，镉30.6mg/kg，铅433mg/kg。重金属去除率列于表2。
实施例7
按照实施例1的方法，不同的是，含有机酸的重金属土壤淋洗组合物的组成和各组分含量如表1所示。淋洗完成后，土样中重金属含量为：铜501mg/kg，镉33.2mg/kg，铅457mg/kg。重金属去除率列于表2。
实施例8
按照实施例1的方法，不同的是，含有机酸的重金属土壤淋洗组合物的组成和各组分含量如表1所示。淋洗完成后，土样中重金属含量为：铜987mg/kg，镉47.8mg/kg，铅785mg/kg。重金属去除率列于表2。
实施例9
按照实施例1的方法，不同的是，含有机酸的重金属土壤淋洗组合物的组成和各组分含量如表1所示。淋洗完成后，土样中重金属含量为：铜826mg/kg，镉51.7mg/kg，铅968mg/kg。重金属去除率列于表2。
对比例1
按照实施例1的方法，不同的是，重金属土壤淋洗组合物的组成和各组分含量如表1所示。淋洗完成后，土样中重金属含量为：铜1265mg/kg，镉63.3mg/kg，铅1097mg/kg。重金属去除率列于表2。
对比例2
按照实施例1的方法，不同的是，重金属土壤淋洗组合物的组成和各组分含量如表1所示。淋洗完成后，土样中重金属含量为：铜1044mg/kg，镉82.9mg/kg，铅1233mg/kg。重金属去除率列于表2。
对比例3
按照实施例1的方法，不同的是，重金属土壤淋洗组合物的组成和各组分含量如表1所示。淋洗完成后，土样中重金属含量为：铜1332mg/kg，镉62.1mg/kg，铅785mg/kg。重金属去除率列于表2。
表1
注：表1中各组分的用量单位为“克”。
表2
通过表2的结果可以看出，本发明提供的含有机酸的重金属土壤淋洗组合物，对重金属的去除效率高，尤其对铜、镉和铅去除率更高，适用于铜、镉和铅含量高的污染土壤。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。