螯合剂与表面活性剂对污染塿土中Cu、Pb的淋洗修复研究

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近年来重金属污染事件频发,环保部日前审议通过《“十二五”危险废物污染防治规划》中表示,2012年的环保专项行动要加强重金属污染防治,坚决遏制重金属污染事件的发生。随着我国工业的加速发展,特别是重金属排放企业的增多,导致环境压力越来越大。目前修复重金属污染土壤的方法有物理、化学和生物方法,由于物理修复费用较高,化学修复易对环境产生二次污染,生物修复所需时间较长,所以采用物理修复和化学修复相结合的土壤淋洗技术便应运而生。土壤淋洗修复技术的关键在于淋洗剂的选择,螯合剂和表面活性剂由于具有较强的螯合、络合、增溶等特征而被广泛使用。本文以Cu、Pb为重金属代表,采用批试验和柱淋洗方法,选用螯合剂EDTA和柠檬酸(CIT)以及阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和生物表面活性剂鼠李糖脂(RL2)作为淋洗剂,研究了4种淋洗剂对塿土中Cu和Pb的淋洗效果及淋洗动力学特征,以及最佳的淋洗条件,比较了淋洗前后重金属的形态变化特征,为石灰性土壤重金属污染的治理提供了科学依据。所得结论如下:(1)螯合剂、表面活性剂对Cu、Pb的淋洗动力学研究表明,2种螯合剂对Cu、Pb的淋洗是一个相对慢速的过程,240min左右时淋洗基本达到平衡;而2种表面活性剂对Cu、Pb的淋洗的是一个相对快速的过程,在60min左右达到平衡。4种淋洗剂对Cu的淋洗量依次表现为EDTA>CIT>RL2>SDS;对Pb的淋洗量依次表现为EDTA>CIT>SDS>RL2。4种淋洗剂中,EDTA对污染塿土中Cu、Pb的淋洗效果最好;双常数方程和准二级方程能较好地描述4种淋洗剂淋洗污染塿土中Cu、Pb的动力学特征,双常数方程中的参数b可描述不同有机配位体对污染土壤中Cu和Pb淋洗快慢的特征。(2)不同淋洗剂在不同条件下对污染塿土中Cu、Pb的淋洗修复平衡研究表明,EDTA和CIT溶液淋洗塿土中Cu、Pb的最适条件为:水土比20:1、浓度0.01mol·L-1、pH7、溶液自身离子强度;RL2溶液在水土比20:1、浓度为0.02mol·L-1、pH8、溶液自身离子强度条件下淋洗污染塿土中铜、铅效果最佳;SDS易与塿土中的Ca2+发生沉淀,不宜采用其作为石灰性土壤的淋洗剂。多次累积淋洗结果表明,EDTA、CIT和RL2可以有效地去除污染塿土中的Cu,EDTA可作为石灰性污染塿土中Pb的最佳淋洗剂。(3)RL2与螯合剂复合对污染塿土中Cu、Pb的淋洗效果表明,当RL2浓度在100CMC时,对两种螯合剂淋洗Cu具有促进作用,对EDTA淋洗Pb具有促进作用;而当RL2浓度在200CMC时,对两种螯合剂淋洗Cu则表现为抑制作用,对CIT淋洗Pb的影响不大。(4)选用土柱淋洗法修复Cu、Pb污染塿土的效果表明,EDTA、CIT与RL2在1mL·min-1流速下,土柱淋滤污染塿土中Cu、Pb的效果较好。三种淋洗剂淋洗出Cu和Pb的量随着累积体积数目的增大而逐渐增加,对Cu和Pb累积淋洗量表现为EDTA>CIT>RL2。在淋洗的初期,EDTA和CIT对重金属的去除效果最明显,其中EDTA淋洗出Cu和Pb的量在初始阶段达到峰值点,分别为15.00mg·kg-1和71.36mg·kg-1,CIT淋洗出Cu的量的最高值为15.27mg·kg-1。形态分级结果表明,用EDTA和EDTA-RL2复合溶液淋洗后,对各种形态Cu和Pb的去除率都较大;CIT、RL2和CIT-RL2复合溶液能有效去除交换态、吸附态和有机结合态重金属,大大降低了重金属的环境风险性,也说明用CIT与RL2作淋洗剂对重金属污染塿土具有较大的潜力。
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