重金属污染土壤化学淋洗技术进展.pdf

工程技术
doi:10.3969/j.iss.2095-1744.,2013.01.011
重金属污染土壤化学淋洗技术进展
文高国龙1张望1周连碧1王利俊2
1.北京矿治研究总院北京100160
2.北京华测北方检测技术有限公司北京10111
摘要:总结高效、底消除土壤重金属污染的化学淋洗技术,包括技术特点、适用范、工程与实验室层面的操
作方式,指出了淋洗技术之关键淋洗剂的发展趋勢,述了影响淋洗效率的关鍵因素,分析了技术成本、冰洗废
水处理、淋洗剂回收、淋洗后土境肥力部分流失等熱点问题,列出了国内外的经典和最新化学淋洗修复工程案例
为我国学界科研人员和工程界技术人员提供参考。
关键词:污染土境,化学淋洗;综述
中图分类号:X758;X53文献标志码:A文章编号:2095-1744(2013)01-0049-04
我国非常重视土壤重金属污染的防治,制定了国家的工作者提供一定的参考,以期进一步推动化学淋洗技术
《重金属污染综合防治十二五规划》。《国家环境保护十二五修复污染土壤的工程化应用
规刘》明确把土壤污染列为切实解决的突出环境问题,
指出加强土壤环境保护,以重污染工矿企业、重金属污染1化学淋洗技术及适用范围
防治重点区域为重点,开展土壤污染治理与修复试点示范
化学淋洗技术修复污染土壤是通过解吸附、反络合
遏制重金属污染事件髙发势。国务院曾专门召开国务院及溶解作用,使重金属从固相的土壤转移到液相沐洗液中,
常务会议,硏究部署土壤环境保护和综合治理工作。
淋洗液进行循环利用或处理,重金属回收或处置。
重金属污染土壤的治理有三条途径。第一条是对污
相对于植物修复技术,化学淋洗技术工期较短,效
染土壤进行安全填埋处置,这种方式占地面积较大。第率较高,相对于固化稳定化技术,清理重金属比较彻底,
二条是对污染土壤进行固化稳定化,使活化恋的重金属无二次风险。该技术可单独进行修复小面积的重金属污
转变为稳定态,降低其在土壤中的迁移性、生物可利用性。染土壤,也可作为前处理技术联合其他方法修复重金属污
这种途径可以降低士壤中重金属的毒害,但随着环塊因子染士叫。
的改变,重金属固化稳定化的过程有可能逆向进行,所以
美国环保署(EP)最新发布的《场地清理处理技术:
说这种途径是一条不彻底的途径。第三条是去除土壤中年度状态报告(第12版)》中,给出了在1982-2005年美
的重金属。植物修复可以实现重金属的清除,国内对植囻超级基金所开展的场地修复项目中修复技术的采用情
物修复技术研究也较多,但对于有些高浓度重金属污染的况,一共有16个重大项目采用了化学淋洗技术。该技术能
土壤,如不进行前处理降低重金属的浓廈和毒性,植物修够高效地修复大粒径级别的污染土壤,较适合处理砂砾
复通常是不可行的。化学淋洗技术能够高效、彻底地去沙以及黏度较小的土壤中的污染物。一般来讲,该技术适
除污染土壤中的重金展
在欧美国家,化学淋洗技术治理重金展污染士壊有基金项目:“十ニ五”国家科技支撑计划项目(2012BAC92
多年的历史,已经进入商业化运行,而在我国尚处于起步
北京矿冶研究总院科研基金项目(YJ-20118)
阶段。因此,有必要对国内外学者所做的化学淋洗技术修作者简介:高国龙(982),男,山东拳县人,博士,主要从事
复污染土壤工作进行总结,以便为我国污染士壞修复领域
重金属污染土壤修复与体废物处等方面的研究。
有色金属工程2013年第1期49
6A晶工程 NONFERROUS METALS ENGINEERING
合修复貓土含量小于30%的土壤。
子形成更强的螯合体,使其脱离土壤环境。人工螯合剂
主要有EDTA,DTPA, HEDTA,EGTA,CDTA, EDDHA
2化学淋洗技术研究现状
等。FDTA能在较宽的pH范围内与重金属形成稳定
根据修复地点的不同,化学淋洗技术可以分为原位的螯合体,对大部分重金属污染土壤都有较高的修复效
淋洗技术和异位淋洗技术。原位淋洗技术将淋洗液灌注果,是日前被研究得最多的一种人工整合剂。这种淋洗剂
至污染士壤中,回收滤液中的重金属,这种技术成本较低,价格较高,生物降解性较差,容易在淋洗过程残留在土壤
工艺简单,但修复数率低,容易污染地下水。异位淋洗技中,造成一次污染。
术包括土柱淋洗法、振荡淋洗法、揽拌淋洗法。土柱淋洗3.3天然有机酸
法主要通过土壤桂淋洗的形式来去除污染土壤中的重金
属,这种技术不会污染地下水,但修复效率低,处理成本
典型的天然有机酸包括草酸(乙二酸,C2H2O4)、苹
相对较高。揽拌淋洗技术是使淋洗液与土壤在振荡或搅果酸(L-2-羟基丁二酸,CO、酒石酸(23二羟基丁
拌反应器中长时间的充分混合,去除淋洗液中的重金属
酸,CHO)、乳酸(2-羟基丙酸,CHO2)和柠檬酸(2-羟基
这种技术修复效率较高,二次污染风险较小,但处理成不12,3-三羧基丙烷,CH2O),结构式见图1。相对于人工
也较高?。
螯合剂,天然有机酸分子量较小,与土壤中的重金属形成
从实验室层面技术研究的角度来看,振荡/搅拌淋洗
可溶性的络合物,从而增加金属离子的活性和移动性。其
流程可以把过筛后的一定量污染土壤置于三角瓶/烧杯中,
易被生物降解,对环境无污染,是一种环境友好的化学淋
加人淋洗剂。将三角瓶置于振荡器上,以一定的频率振荡也
洗剂,应用前景广阔。作为天然有机酸,具有优良特性,但
一定时间(采用搅拌机以一定的频率搅拌一定时间),然后
也必须考虑成本问题。截至2012年11月1日,根据国药集
离心分离,用微孔滤膜过滤上清液,测定其中重金属的团试剂信息,这几种典型天然有机酸的价格从低到高依次
度。最后,用蒸馏水洗涤萃取后的士样,离心分离,倒去上为:草酸<柠檬酸≤乳酸≤酒石酸苹果酸。
清液,取出土样,风于后测定有效态重金属的含量,用来
表示淋洗后士壤中重金属的有效性门。土柱淋洗的流程为
HOーC一 OOH
采用PVC塑料材料容器土柱,底部用37mm筛网固定,可
HOー --COOH
以承载土柱且允许淋洗溶液流出。淋洗开始前,先测定土
(a)草酸
b)苹果酸
C)酒石酸
柱质量,然后将土柱置于塑料托盘中,同时从底部用蒸馏
水将其润湿,室温下保持7d(使土柱内环境条件稳定)后
测定土柱吸水后的质量。以土柱内土壤吸水达到饱和时的
水分体积(土柱内土壤孔隙体积)作为淋洗量。将一定量
淋洗剂溶液加入土柱中,淋洗剂全部从土柱中流出后再添
()柠檬酸
(e)乳酸
加下一份,当淋出液体积达到淋洗量时收集一次,循环往
图1典型天然有机酸结构式
复
传筑的原位和异位洗技术所需修复时回较长,而4淋洗效率的影响因素
且对污染土壤的的淋洗修复程度不均匀,目前开发出微波
或者超声波等强化淋洗技术,提高淋洗效率。
影响淋洗效率的因素有土壤的性质、重金属的性质
工艺操作条件。土壤的性质包括质地、有机质含量、阳离
淋洗剂的发展趋势
子交换容量。重金属的性质包括种类、存在形态。工艺操
淋洗修复技术的关键在于淋洗剂的选择,淋洗剂主作条件包括淋洗剂的种类、淋洗剂的浓度、淋洗时、pF
要有强酸、人工螯合剂和天然有机酸等。
需要强调的有7个方面的内容?。1)土壤类型影
响其对重金属的结合力,黏土对重金属的结合力比砂土
3.