土壤污染化学修复.ppt

化学淋洗技术的关键步骤
淋洗剂的筛选 土壤因素影响分析 淋洗条件的优化(淋洗时间、水土比、淋洗液组 合等）
淋洗剂的筛选
无机淋洗剂
酸、碱、盐等无机化合物相对其它淋洗剂具有成本较低,效果好,作用速 度快等优点。 其作用机制主要是通过酸解、络合或离子交换作用来破坏土壤表面官能 团与重金属形成的络合物,从而将重金属交换解吸下来,进而从土壤溶液 中溶出。
染物溶解或迁移作用的溶剂，通过水力压头推动清
洗液，将其注入到被污染土层中，然后把包含有污
染物的液体从土层中抽提出来，进行分离和污水处
理技术。

在操作上又分为原位化学淋洗和异位化学清洗技术。原位 化学淋洗时，淋洗液用量以到达植物根部以下而不到地下水 为宜，以免污染地下水。
为提高淋洗液的洗脱效率，需要在淋洗液中加入一些能增大 污染物水溶性和迁移性的化学助剂。通常选择价格低廉、可 生物降解、不易造成土壤污染的化学物质.
出风干,与前面相同制成样品装瓶,分别标记为
YZ1,YZ2,YZ3,CJ1,CJ2和CJ3备用.
以4种试剂作为萃取剂
0.05M EDTA
0.05M乙二酸(OA)
0.05M柠檬酸(CA)
0.05M柠檬酸+0.05M鼠李糖脂混合试剂 (CAR)
化学萃取实验称取1.00ｇ制备的8个土样放入 250mL高密度聚乙烯瓶中,分别加入50mL0.05M的
The chemical composition was 43.7% SiO2, 1.4% TiO2, 22.0%
Al2O3, 12.2% Fe2O3, 0.3% MnO, 0.9% MgO, 1.5% CaO, 0.7% Na2O, 0.9% K2O, 0.3% P2O5，5.6% H2O, and 8.0% organic
废液的处理问题
实验室研究到工程应用
新技术的开发
实例一
重金属污染土壤化学萃取修复 技术影响因素分析
实验土样: 原样分别取自湖南省永州铅锌铜矿和衡阳 车江铜矿选矿尾砂污染带. 取回的土样避光风干后,去除杂物,碾碎,过100目尼龙 筛,混均装瓶. 另外分别取125g风干的两土壤原样各3份于500mL的锥 形瓶中,分别加入0.5g,1.5g,2.5g腐殖酸后,加入蒸馏 水浸没土样,在振荡器上振荡1h后,取出静置一周后倒
所选淋洗剂的种类
表面活性剂性质对其增溶作用的影响程度远小于有机物本身性质的影响, 对于同一种有机污染物, 不同表面活性剂的Kmc 值（有机物的分配系数） 相差不大,都与该有机污染物的Kow（有机物的辛醇-水分配系数）在同一 数量级。 各种淋洗剂对重金属的鳌合作用能力以及重金属鳌合物的水溶性不同， 这些都会影响到淋洗剂对重金属的淋洗效率。一般地具有强的鳌合作用 或具有强酸性的化学试剂对土壤中重金属的淋洗效果好。
过小不利于搅拌,过大则会增加设备的负荷量,同时也大大
增加淋洗试剂的消耗量和废液产生量,通常液固比在4∶1～
20∶1 之间比较合适,对于较难修复的稠油和沥青砂污染土
壤宜于选择较大的液固比。
讨
论
化学淋洗技术修复土壤的优缺点
高效的多元复配淋洗剂的开发和淋洗剂之间
协同作用机理
淋洗剂对土壤和水环境的破坏和污染问题
了磷酸盐对土壤中砷的去除率,表明磷酸盐对铁铝结合态的砷有较高的 去除率,去除率可以达到40 %以上,而对于残余态的砷无明显效果。
酸淋洗剂一般对重金属的去除效果好,但其使用带来的负面 影响也是相当严重。
由于土壤中重金属的溶解主要受pH值控制,被酸化土壤的pH 值只有达 到一定程度,通常pH < 3 或4 时,大部分重金属才以离子形态存在,但
一般土壤中粉砂和粘土含量超过20 %～30 %时,不再适合化
学淋洗。
土壤中有机质含量
土壤有机质的含量与污染物的吸附量成正比,土壤有机质含量较高时不利 于污染物的去除。如土壤中的有机物质特别是腐殖质对土壤中的重金属有 比较强的鳌合作用，这种鳌合作用的强弱和重金属鳌合物在淋洗剂中的可 溶性对土壤中重金属的淋洗有比较大的影响。
如在沙质黏土中，含低浓度有机物时，焦磷酸钠比EDTA对
铅有更好的提取效果;当有机物浓度提高时则相反。如对Cr 污染的土壤，酸溶液效果较好，而对于Zn, Pb等重金属污 染的土壤，碱溶液是好的冲洗助剂。同时必须考虑土壤基 质，如在酸性EDTA淋洗液处理石灰质土壤时，碳酸钙质土
壤同时被溶解，大多数的EDTA被消耗。
螯合剂的作用机理就是首先通过螯合作用,将吸附在土壤颗粒及胶体表 面重金属离子解络下来然后在利用自身强的螯合作用和重金属离子形成 强的螯合体,从土壤中分离出来。如EDTA 等人工合成的有机螯合剂能在 很宽的pH 范围内与大部分金属特别是过渡金属形成稳定的复合物,不仅 能解吸被土壤吸附的金属,也能溶解不溶性的金属化合物,现以证明EDTA 是有效的螯合提取剂。
Tampouris等通过土柱实验,研究了以HCl + CaCl2 溶液作为淋洗剂去除
污染土壤中的重金属。结果表明,该淋洗剂对Pb 的去除率为94 % ,对Zn 的去除率为78 % ,对Cd 的去除率为70 % ,证明HCl 和CaCl2 溶液配合使
用对修复重金属污染土壤是非常有效的。Alam 等通过批处理实验研究
土壤因素影响分析
化学淋洗对污染土壤的修复因土壤类型不同而略有差别。

对于砂质壤土,由于其粘性较差,不易强烈吸附污染物,一
般只需初步淋洗即可。但是对于粘性较强的壤土和粘土,由 于容易吸附污染物,在进行初步淋洗之后,还必须进一步修复
处理。
淋洗法的除污染物效果与土壤中有机质的含量、pH值、清 洗剂与金属的浓度比、土壤性质、泥浆稠度等有关。
第 9章
化学修复技术
引言
化学修复是利用加入到土壤中的化学修复
剂与污染物发生一定的化学反应，使污染物被
降解和毒性被去除或降低的修复技术
主要方法
化学淋洗技术 化学固定技术 溶剂浸提技术 化学氧化修复技术 化学还原与还原脱氯修复技术 土壤性能改良技术
一 化学淋洗技术
化学淋洗技术（soil leaching and flushing/washing）是指借助能促进土壤环境中污
金属的全量比较,计算出各重金属的萃取效率.
Case 2
Acid washing and stabilization of an artificial arsenic-contaminated soil
Materials and methods
Soil sample soil was collected from horizon A of a forest land in Ibaraki, Japan.
柴油中C11～14的部分较易去除, C15～19的部分相对难于去除, C20～22的部
分则很难去除 不同的重金属与土壤矿物质的结合力大小不同，从而影响它们的淋洗， 另外，wasay等认为相对低的重金属含量使得重金属与土壤颗粒物质结 合得更紧，从而降低了重金属的淋洗效果。
污染物在土壤中存在形态
如重金属元素常常以不同的形态存在于土壤中，各种不同形态的重金属 具有不同的迁移能力和可解吸性。一般地可交换态、碳酸盐结合态重金 属容易被淋洗剂从土壤中萃取出来，而铁锰氧化物结合态和残留态重金 属不易被淋洗出来。
表面活性剂 在淋洗液中添加表面活性剂能提高对有机物污染土
壤的处理效果
表面活性剂作为重金属的去除试剂是近几年才发展
起来的新技术。近年来发现一些表面活性剂对重金
属也有很好的洗脱效果。
同时,在有重金属存在的情况下，表面活性剂本身
在土壤中的吸附较弱。因此，表面活性剂已被用作 去除重金属的助剂。
过高的酸度会严重地破坏土壤的理化性质,使大量土壤养分淋失,并严
重破坏土壤微团聚体结构 其自身的性质使其无法再利用 同时在淋洗过程中还会产生大量废液,增加后处理成本。
人工螯合剂
常用的螯合剂大致可分为人工螯合剂和天然螯合剂两类。
人工螯合剂包括: 乙二胺四乙酸( EDTA) 、羟乙基替乙二胺三乙酸 (HEDTA) 、二乙基三乙酸(NTA) 、乙二醇双四乙酸( EGTA) 、乙二胺二 乙酸( EDDHA) 、环已烷二胺四乙酸(CDTA) 等。 天然有机螯合剂包括:柠檬酸、苹果酸、丙二酸、乙酸组氨酸以及其他 类型天然有机物质等。
减弱,降低油的粘度,增加油的流动性,促使淋洗试剂与污染物充分作用。淋
洗温度的选取要合适,过小不利于石油类污染物的去除,过大则能耗较高而 增加成本,通常淋洗温度选在50～80 ℃之间较为适宜。
液固比
液固比是指淋洗液与污染土壤的质量比,提高液固比一般会 提高污染物的去除率,原因是提高液固比相当于提高了单位 质量污染土壤所加入的淋洗液的量。液固比的选取要合适,
淋洗液的浓度
对于淋洗试剂浓度来说,污染物的去除效率通常随淋洗试剂浓
度增大而提高,并在达到某一定值后趋于稳定
不同淋洗剂对不同土壤中不同的重金属的萃取有不同的最合 适浓度，在此浓度下能取得高的重金属去除效率和低的淋洗 剂消耗量，这个最合适浓度需要通过实验手段取得。
淋洗时间
当到达一定的淋洗时间后，继续的淋洗对淋洗效果 的提高可能是无效或者效果不明显的，所以每一次 淋洗都有一个最佳的萃取时间。在最佳淋洗时间以 内，随着淋洗时间的加长，淋洗效率一般都有明显 的提高。 土壤中石油类污染物的去除效率一般随时间增加而 提高,并在达到某一定值后趋于稳定。淋洗时间不 宜过长,一般选在20～60 min 之间较为适宜,过长 的淋洗时间一方面会增加淋洗费用,另一方面有可 能使油水形成乳化液,不利于后续淋洗废液的处理 和回用
EDTA,OA,CA和CAR后,放在振荡器上不间断地振荡6h.振
荡完毕后,把每个试样中的液体部分用高速离心器在 15000r/min的转速下每个试样离心分离30min,取分离 的上清液,用原子吸收分光光度法(AAS)测量重金属 Pb,Cd,Cu和Zn含量.