一種利用生物質(zhì)材料淋洗去除污染土壤中鉛和鋅的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及環(huán)境中污染土壤的修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及的是一種利用生物質(zhì)材料 淋洗去除污染土壤中鉛和鋅的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近幾十年來鉛鋅礦的大量開采導(dǎo)致其周圍農(nóng)田土壤污染問題日益嚴(yán)重。土壤中過 量的鉛鋅不僅對作物產(chǎn)生不同程度的危害，且有毒重金屬通過食物鏈影響人體健康。因此， 鉛鋅復(fù)合污染土壤的修復(fù)成為亟待解決的問題之一。
[0003] 目前，常見的土壤重金屬修復(fù)方法主要有物理、化學(xué)和生物修復(fù)三大類，包括固化 穩(wěn)定化、淋洗法和植物修復(fù)等。其中，淋洗技術(shù)雖對土壤基質(zhì)有一定擾動，但由于其操作簡 單、周期短且修復(fù)效率高，因此，土壤淋洗技術(shù)是修復(fù)高濃度土壤重金屬污染的有效技術(shù)。 而淋洗劑的選擇是該修復(fù)技術(shù)實(shí)施的關(guān)鍵。目前常用的淋洗劑主要有無機(jī)淋洗劑、螯合劑 和表面活性劑等。其中，鹽酸和CaCl2對土壤中的重金屬有較好淋洗效果，但其使用的同時(shí) 會造成土壤基質(zhì)的破壞和養(yǎng)分流失，且過量的無機(jī)離子可能引起土壤鹽漬化而增加后續(xù)處 理費(fèi)用；鄧紅俠等用皂苷與EDTA聯(lián)合去除污染壤土中的Pb，但由于螯合劑在土壤中的生物 降解性差，在淋洗過程中容易殘留，造成土壤的二次污染；而表面活性劑如鼠李糖脂等成本 高，來源有限，在實(shí)際運(yùn)用中受到限制。因此，篩選出高效率且環(huán)境友好的新型淋洗劑顯得 尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是針對上述技術(shù)問題，提供一種便捷簡易，對鉛和鋅污染土壤的淋 洗效果明顯，使淋洗后的土壤中鉛和鋅的含量符合國家土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，淋洗液殘留的鉛和 鋅可通過生物吸附等方法進(jìn)行回收，淋洗液可達(dá)國家排放標(biāo)準(zhǔn)，不會對環(huán)境造成二次污染 的一種利用生物質(zhì)材料淋洗去除污染土壤中鉛和鋅的方法。
[0005] 本發(fā)明的具體技術(shù)方案為：
[0006] 一種利用生物質(zhì)材料淋洗去除污染土壤中鉛和鋅的方法，該方法包括以下步驟：
[0007] (1)淋洗液的制備
[0008] 將生物質(zhì)材料用蒸餾水潤洗后置于通風(fēng)處自然風(fēng)干，用粉碎機(jī)將其磨碎后，用蒸 餾水對其粉末振蕩浸提24h，過濾制得淋洗液；振蕩浸提的速率為200r/min，淋洗液的濃度 為 30-100g/L。
[0009] (2)污染土壤的淋洗
[0010] 將步驟（1)所得到的淋洗液加入鉛鋅復(fù)合污染的土壤中，再利用稀硝酸和氫氧化 鈉溶液調(diào)節(jié)混合溶液pH值為4±0. 05,通過振蕩淋洗出土壤中的鉛和鋅；混合液的振蕩速 率為200r/min，振蕩時(shí)間為2-8h。
[0011] ⑶土液分離
[0012] 將步驟（2)振蕩后的混合液體在3000-4000r/min速率下離心5-8分鐘，上層清液 中即為從土壤中淋洗出的鉛和鋅，所述的生物質(zhì)材料為馬桑、清香木、蓖麻或澤漆。
[0013] 步驟（2)所述振蕩淋洗中振蕩混合液的時(shí)間為2-8h。
[0014] 所述的鉛鋅復(fù)合污染土壤為鉛和鋅的的含量均為2800-3800mg/kg_1的礦區(qū)土壤； 污染土壤（單位g)與淋洗劑（單位ml)的比例關(guān)系為1:20-1:30。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0016](一）本發(fā)明的采用的是馬桑、清香木、蓖麻或澤漆作為淋洗材料，來源廣泛、成本 低且不會給土壤帶來二次污染。
[0017](二）淋洗過程操作便捷簡易，對鉛鋅污染土壤的淋洗效果明顯。
[0018](三）馬桑、清香木、蓖麻或澤漆的蒸餾水浸提液相對于蒸餾水本身對污染土壤中 鉛和鋅去除能力提升均較大（蒸餾水對土壤中鉛和鋅的淋洗率分別為0. 19%和10. 85% )， 其中馬桑的淋洗效果最為顯著，經(jīng)一次淋洗后，濃度為30g/L、50g/L、80g/L和100g/L的馬 桑淋洗液對土壤中鉛的淋洗率分別為19. 78%、21. 62%、23. 95 %和24. 65%，對土壤中鋅 的淋洗率分別為 55. 08%、57. 23%、57. 95 % 和 59. 05%。
[0019](四）本發(fā)明經(jīng)多次淋洗后的土壤中鉛和鋅的含量可符合國家土壤環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，淋 洗液殘留的鉛鋅可通過生物質(zhì)吸附等方法進(jìn)行回收，淋洗廢液可達(dá)國家排放標(biāo)準(zhǔn)。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明，但不限制本發(fā)明的范圍，應(yīng)當(dāng)理解的是，對 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都 應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
[0021] 實(shí)施例1 :
[0022] 植物淋洗修復(fù)漢源某鉛鋅礦區(qū)污染土壤
[0023] (1)淋洗液的配制
[0024] 將馬桑、蜈蚣草、假繁縷、土荊芥、桑葉、短尾鐵線蓮、千里光、龍須草、穗狀香薷、清 香木、鞍葉羊蹄甲、蓖麻、澤漆和鵝絨藤分別用蒸餾水洗凈后置于自然通風(fēng)處風(fēng)干，使用粉 碎機(jī)將其磨碎過2mm篩。
[0025] 將6g、10g、16g和20g的各植物粉末分別加入到200mL蒸餾水中，在ZOOr/mirT1下 恒溫振蕩24h，過濾制得30g/L、50g/L、80g/L和100g/L4種濃度的淋洗液。
[0026] (2)污染土壤的振蕩淋洗
[0027] 分別取上述14種植物淋洗液的4種不同濃度和蒸餾水各20ml共57個(gè)處理，按土 液比1:20加入到l.OOg污染土壤中。混合液pH用稀硝酸和氫氧化鈉調(diào)節(jié)為4. 00±0. 05。 以ZOOr/mirT1的轉(zhuǎn)速振蕩2h。
[0028] (3) 土液分離
[0029] 將振蕩后的混合液倒入離心管中以^OOr/mirT1的速率離心5min，取上清液過濾， 濾液中的鉛和鋅含量用原子吸收光譜儀（AAS)測定（表1)。
[0030]表1 14種植物淋洗劑淋洗去除礦區(qū)污染土壤中鉛和鋅的效率
[0031]
[0032]
[0033]
[0034] 注：淋洗液濃度為14種植物粉末的浸提濃度；每個(gè)處理重復(fù)3次，表中數(shù)據(jù)為一 次淋洗3次重復(fù)的平均值。
[0035] 經(jīng)分析，隨著加入的生物質(zhì)材料濃度的增加，其對鉛鋅污染土壤的淋洗去除率總 體呈上升趨勢，特別是在濃度為30g/L、50g/L、80g/L和100g/L時(shí)，馬桑淋洗液對土壤中鉛 污染去除率在本實(shí)施例條件下分別為19. 78%、21. 62%、23. 95%和24. 65%，對土壤中鋅 的淋洗率分別能達(dá)到55. 08%、57. 23%、57. 95%和59. 05%。清香木對土壤中鉛的淋洗率 分別為〇. 80%、0. 92%、1. 32%和1. 29%，對土壤中鋅的淋洗率分別為42. 87%、47. 50%、 50. 29%和50. 94% ;蓖麻對土壤中鉛的淋洗率分別為3. 21 %、4. 16%、5. 06%和5. 48%，對 土壤中鋅的淋洗率分別為35. 28%、43. 85%、50. 56%和48. 09% ;澤漆對土壤鉛的淋洗率 分別為4. 39 %、6. 02 %、6. 99 %和7. 09 %，對土壤中鋅的淋洗率分別為44. 01 %、47. 22%、 46. 33%和47. 97%?？傮w淋洗效果高于其余10種植物淋洗液及蒸餾水對土壤中鉛和鋅的 淋洗率。
[0036] 綜上，馬桑、清香木、蓖麻或澤漆作為生物淋洗材料對修復(fù)鉛鋅污染土壤具有突出 效果。
[0037] 實(shí)施例2 :不同淋洗時(shí)間下的鉛鋅淋洗效率
[0038] 淋洗劑的制備方法和對污染土壤的淋洗步驟與實(shí)施例1中的條件保持一致，僅改 變其中的淋洗振蕩時(shí)間，試驗(yàn)在不同振蕩時(shí)間下淋洗率的變化情況，具體數(shù)據(jù)參考表2。
[0039] 表2不同淋洗時(shí)間下14種植物淋洗劑去除礦區(qū)污染土壤中鉛和鋅的效率
[0040]
[0041]
[0042]
[0043] 注：淋洗液濃度為14種植物粉末的浸提濃度；每個(gè)處理重復(fù)3次，表中數(shù)據(jù)為一 次淋洗3次重復(fù)的平均值。
[0044]由表2可知，在同等條件下，采用生物質(zhì)材料馬桑、蜈蚣草、假繁縷、土荊芥、桑葉、 短尾鐵線蓮、千里光、龍須草、穗狀香薷、清香木、鞍葉羊蹄甲、蓖麻、澤漆和鵝絨藤分別制備 的淋洗劑，在同樣的淋洗劑濃度條件下，淋洗時(shí)間也影響著其對土壤中鉛和鋅的淋洗效率， 但不同的生物質(zhì)材料受時(shí)間的影響程度不同?？傮w來看，在不同的淋洗時(shí)間下，馬桑、清香 木、蓖麻或澤漆對土壤中鉛和鋅的淋洗效果均較好，當(dāng)淋洗時(shí)間為8h時(shí)，淋洗率最大。
[0045] 實(shí)施例3 :測定不同pH值條件下各生物質(zhì)對污染土壤中鉛鋅的淋洗效率
[0046] 淋洗劑的制備方法和對污染土壤的淋洗步驟與實(shí)施例1中的條件保持一致，僅改 變其中的混合液的pH值，試驗(yàn)在不同pH值條件下各生物質(zhì)對污染土壤中鉛鋅的淋洗率的 變化情況，具體數(shù)據(jù)參考表3。
[0047] 表3不同pH值條件下14種植物淋洗劑去除礦區(qū)污染土壤中鉛和鋅的效率
[0048]
[0049]
[0050]注：淋洗液濃度為14種植物粉末的浸提濃度；每個(gè)處理重復(fù)3次，表中數(shù)據(jù)為一 次淋洗3次重復(fù)的平均值。
[0051]該研宄分別試驗(yàn)了酸性、中性和堿性狀態(tài)下的鉛鋅淋洗率，由表3可知，在同等條 件下，采用生物質(zhì)材料馬桑、蜈蚣草、假繁縷、土荊芥、桑葉、短尾鐵線蓮、千里光、龍須草、穗 狀香薷、清香木、鞍葉羊蹄甲、蓖麻、澤漆和鵝絨藤分別制備的淋洗劑，在同樣的淋洗劑濃度 條件下，混合液的pH對土壤中鉛和鋅的淋洗效率有著決定性作用?？傮w來看，在酸性條件 下，生物質(zhì)材料對土壤中鉛和鋅的淋洗效果最好，而中性和堿性條件下的淋洗效果均較差， 其中，馬桑、清香木、蓖麻或澤漆的淋洗效果最好，當(dāng)pH為4時(shí)，淋洗率最高。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種利用生物質(zhì)材料淋洗去除污染土壤中鉛和鋅的方法，其特征在于該方法包括以 下步驟： (1) 淋洗液的制備 將生物質(zhì)材料用蒸餾水潤洗后置于通風(fēng)處自然風(fēng)干，用粉碎機(jī)將其磨碎后，用蒸餾水 對其粉末振蕩浸提24h，過濾制得淋液，振蕩浸提的速率為200r/min; (2) 污染土壤的淋洗 將步驟（1)所得到的淋洗液加入鉛鋅復(fù)合污染的土壤中，再利用稀硝酸和氫氧化鈉溶 液調(diào)節(jié)混合溶液pH值為4±0. 05,通過振蕩淋洗出土壤中的鉛和鋅，混合液的振蕩速率為 200r/min； (3) 土液分離 將步驟（2)振蕩后的混合液體在3000-4000r/min速率下離心5-8分鐘，上層清液中 即為從土壤中淋洗出的鉛和鋅，所述的生物質(zhì)材料為馬桑、清香木、蓖麻或澤漆。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用生物質(zhì)材料淋洗去除污染土壤中鉛和鋅的方法，其特征 在于：所述的淋洗液的濃度為30-100g/L。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用生物質(zhì)材料淋洗去除污染土壤中鉛和鋅的方法，其特征 在于：步驟（2)所述振蕩淋洗中振蕩混合液的時(shí)間為2-8h。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用生物質(zhì)材料淋洗去除污染土壤中鉛和鋅的方法，其特征 在于：所述的鉛鋅復(fù)合污染土壤與淋洗劑的比例關(guān)系g:ml等于1:20-1:30。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用生物質(zhì)材料淋洗去除污染土壤中鉛和鋅的方法，其特征 在于：步驟（1)中所述的采用粉碎機(jī)將其磨碎后過2_篩。
【專利摘要】本發(fā)明涉及環(huán)境中污染土壤的修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及的是一種利用生物質(zhì)材料淋洗去除污染土壤中鉛和鋅的方法。該方法采用蒸餾水對風(fēng)干植物粉末振蕩浸提，將其濾液加入土壤中后，再利用稀硝酸和氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)混合溶液pH值，最后振蕩淋洗出土壤中的鉛和鋅。本發(fā)明選用馬桑、清香木、蓖麻或澤漆作為淋洗劑，成本低廉，來源廣泛，對土壤的淋洗效果明顯且不會對環(huán)境造成二次污染。
【IPC分類】B09C1/02
【公開號】CN104923555
【申請?zhí)枴緾N201510388003
【發(fā)明人】張世熔, 曹雅茹, 陳月, 王貴胤, 徐小遜, 李婷
【申請人】四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年6月30日