可降解螯合剂淋洗修复受重金属污染土壤的研究

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为降低土壤重金属污染风险,本研究采用异位振荡淋洗修复方法,探究可降解螯合剂谷氨酸N,N-二乙酸四钠(GLDA)、亚氨基二琥珀酸四钠(IDS)、乙二胺二琥珀酸三钠(EDDS)对重金属镉(Cd)、铜(Cu)、铅(Pb)污染土壤的淋洗特征,并对3种可降解螯合剂设计正交实验,系统研究混合淋洗对重金属污染土壤的淋洗特征。主要实验结果如下:(1)在可降解螯合剂应用于土壤异位振荡淋洗修复中,GLDA、IDS、EDDS对重金属Cd、Cu、Pb污染土壤均有一定淋洗效果。当淋洗剂浓度为15mmol/L,淋洗时间为2h,体系pH=6,固液比(S:L)为1:10时,GLDA、IDS、EDDS对土壤中Cd去除率分别为35.02%、58.22%、49.21%,对 Cu 去除率分别为 48.16%、42.37%、46.47%;对 Pb 去除率分别为 43.63%、49.34%、42.62%。(2)对GLDA、EDDS和IDS设计正交实验,进行两两混合淋洗,实验结果显示GLDA+EDDS混合淋洗时会在污染土壤中产生不可降解的复合物,易在土壤中长时间存在,并且EDDS人工合成费用较高,因此,选用对重金属去除效率同样较好的GLDA+IDS为最佳淋洗组合,对受Cd污染的土壤可采用此种复合方法提高去除率。GLDA+IDS混合淋洗剂对粉黏粒团聚体(<0.05mm)中重金属Cd、Cu、Pb的去除效果最好,分别达到76.21%、63.29%、72.02%的去除效果,可通过优先淋洗粉黏团聚体来提高修复工作效率。(3)土壤重金属的各种形态对其淋洗效果起重要影响。GLDA+IDS的混合淋洗剂对土壤中镉、铜、铅的去除形态主要是不稳定状态(弱酸可提取态和可还原态)。经过混合淋洗剂淋洗后,可还原态Cd和可氧化态Cd的去除效果较好,去除率分别达到了 94.56%和85.17%;土壤中Cu的弱酸可提取态、可还原态和可氧化态的含量均有所下降,分别降低了 42.8%、82.4%、24.15%;残渣态Pb增长达到了 10.52%,弱酸可提取态和可还原态Pb分别下降74.36%、63.12%。因此,以GLDA+IDS为组合的混合淋洗剂可以在实际应用中进一步研究和推广。(4)经实验论证,Na2S是一种高效的重金属离子沉淀剂,能够使重金属离子与硫离子形成稳定性较高的化合物,能达到回收利用的目的。当Na2S洗脱液pH=10时,对淋洗废液中的重金属Cd、Cu、Pb去除效果达到稳定状态,去除率分别为99.43%、99.21%、97.41%。淋洗废液中重金属Pb受pH的影响较大,Cd、Cu受pH的影响较小。Na2S用量过少,淋洗废液中重金属难以完全沉淀,Na2S用量过大,会造成化学试剂浪费、修复成本增加,甚至会导致处理后淋洗废液中存在大量S2+、HS-及多种硫化重金属结合物。当Na2S用量达到1.0 mmol时,重金属Cd、Cu、Pb的去除效果最佳,去除率均超过99.80%,淋洗废液重金属含量均符合污水综合排放标准(GB8978-1996)。
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