專利名稱：利用鼠李糖脂電動修復重金屬As污染土壤的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于微生物應用技術(shù)領域和環(huán)境技術(shù)領域，涉及一種利用鼠李糖脂電動修復重金屬As污染土壤的方法。
背景技術(shù)：
土壤是人類賴以生存的主要自然資源之一，也是人類生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。隨著工業(yè)、城市污染的加劇和農(nóng)用化學物質(zhì)種類、數(shù)量的增加，土壤重金屬污染日益嚴重。土壤重金屬污染物主要以鉛、汞、鉻、砷、鎘、鎳及其化合物為主，土壤重金屬污染具有污染物在土壤中移動性差、滯留時間長、不能被微生物降解的特點，并可通過水、植物等介質(zhì)經(jīng)人的消化道攝入、呼吸道吸入、皮膚吸收等進入人體。重金屬污染物進入人體后，砷會使皮膚色素沉著，導致異常角質(zhì)化；鎘會導致高血壓，引起心腦血管疾病，破壞骨鈣，引起腎功能失調(diào)。 目前，環(huán)境中重金屬污染危害已經(jīng)成為一個全球性的問題。由于我國重金屬污染土壤的面積不斷增加，污染程度不斷加深，導致土壤重金屬污染進入集中爆發(fā)期，其中，重金屬鎘和砷具有高毒性、分布廣泛的特點，并對人和動植物的生長發(fā)育具有嚴重危害。土壤重金屬鎘和砷污染主要來自電鍍廠、染料行業(yè)、礦冶過程、電池生產(chǎn)、制革、影片制造及汽車制造等部門。重金屬鎘和砷污染土壤在土壤中分別以陽、陰離子形式存在，化學行為迥異，二者在土壤中的復合污染修復研究報道也甚少，對民眾的健康和社會的穩(wěn)定構(gòu)成了一定的威脅，因此，找到一種快速、可行的修復技術(shù)迫在眉睫。近年來，重金屬的電動修復技術(shù)作為一種綠色的修復技術(shù)興起。陽離子型重金屬的電動修復技術(shù)蓬勃發(fā)展，但陰離子型重金屬離子研究甚少，生物修復技術(shù)是環(huán)境領域近年發(fā)展起來的處理重金屬污染廢水的新技術(shù)，鼠李糖脂是一種較優(yōu)的電動修復添加劑，但目前尚未在As污染土壤中應用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對土壤重金屬砷污染的修復現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種操作條件簡單、易于實施、應用范圍廣、成本低、效率高的利用鼠李糖脂電動修復重金屬As污染土壤的方法。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種利用鼠李糖脂電動修復重金屬As污染土壤的方法，在一定距離內(nèi)設置陽電解池和陰電解池，每個電解池配置石墨電極并與穩(wěn)壓直流電源以及萬用表連接，陰電解池添加鼠李糖脂溶液，陽電解池加入去離子水，在污染物重金屬As的富集處設置可滲透反應墻，接通電源對As污染土壤進行電動修復，操作步驟是(I)配制鼠李糖脂水溶液采用去離子水、鼠李糖脂和PH調(diào)節(jié)劑充分溶解制成鼠李糖脂水溶液備用；(2) As污染土壤的處理將去離子水均勻噴灑在As污染土，使土壤的含水率保持在27 33% ；
(3)制備可滲透反應墻采用粉煤灰陶粒和細沙混合均勻，裝入封口袋制成可滲透反應墻備用；(4)電動修復As污染土壤在As污染土壤處理地塊設置陽電解池和陽石墨電極一個，陰電解池和石墨電極一個以上，陽電解池和陰電解池的石墨電極與設置有萬用表的穩(wěn)壓直流電源連接，在接近陽電解池的污染土壤中設置可滲透反應墻，在需處理的Cd污染土壤與陰、陽兩個電解池之間設置濾布，陰電解池內(nèi)加入鼠李糖脂溶液，陽電解池內(nèi)加入去離子水，接通電源對As污染土壤進行電動修復。以上所述的鼠李糖脂購自湖州紫金生物科技有限公司產(chǎn)品或市售鼠李糖脂產(chǎn)品，使用濃度為O. 5 4g/L。以上所述的pH調(diào)節(jié)劑包括能溶于水發(fā)生完全電離的鹽酸、硝酸、硫酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氫氧化鋇。以上所述的粉煤灰陶粒購自中國科陶輕建粉煤灰陶粒技術(shù)研究院，其成份主要為 49. 26%Si02,36. 56%A1203, 7. 98%Fe203和CaO，粒徑為O. 5-lmm范圍之內(nèi)，或者市售的粉煤灰陶粒。以上所述的可滲透反應墻的粉煤灰陶粒和細沙重量比例為3 5:10。以上所述的陰陽兩個電解池池體長寬高比例為8:8:1，陽極電解池過水口設置濾布，陰極電解池采用陶瓷材料。以上所述的處理地塊陽電解池和陰電解池的設置為線形、三角形、Y形、方形和棱形。以上所述的封口袋包括編織袋和布袋。以上所述的濾布包括過濾布、過濾紙、編織袋、擋陽網(wǎng)和化纖布。以上所述的石墨電極直徑為O. 03 O. 05米、長為O. 06米。以上所述的穩(wěn)壓直流電源的電壓量程范圍為O 120V。土壤基本理化性質(zhì)測定方法(I) 土壤粒徑分布的測定參照美國公布的土壤粒徑標準分析方法ASTM D422，采用TM-85型土壤比重計測定。(2) 土壤pH的測定土壤用純水重量比為I :2. 5浸提，采用德國WTW公司的便攜式340 i型pH計測定。(3)EC的測定用1:10重量比的土壤和純水充分攪拌后，采用上海雷磁電導率儀DDS-307型測定。(4) 土壤有機質(zhì)含量的測定參照《土壤農(nóng)業(yè)化學分析方法》中的水合熱重鉻酸鉀氧化-比色法。(5) CEC測定采用應用廣泛的Imol · L-I乙酸銨交換法(GB7863-87)。本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果I、本發(fā)明是一種利用鼠李糖脂電動修復重金屬As污染土壤的方法，在電場作用下由陰極遷移至As污染土壤的鼠李糖脂水溶液，改變了 As污染土壤的表面結(jié)構(gòu)。已有技術(shù)的酸性鼠李糖脂溶液，對重金屬As的去除率很低，最高只有9%。本發(fā)明選用的堿性的鼠李糖脂溶液，能將重金屬As的去除率提升至28. 53%。2、本發(fā)明選用的粉煤灰陶粒作為可滲透反應墻的吸附劑，重金屬As總?cè)コ始s為40%，其中可滲透反應墻的對去除率的貢獻比接近90%，證明了電動修復+可滲透反應墻可提升重金屬As去除率。3、本發(fā)明方法操作條件簡單、易于實施、應用范圍廣、成本低、效率高，對重金屬As污染土壤的修復具有較好的社會效益和生態(tài)效益。
具體實施例方式實施例I稱取質(zhì)量含量90%的鼠李糖脂10公斤加入溶解器中，再加入適量的去離子水加熱攪拌溶解，再加入PH調(diào)節(jié)劑鹽酸或/和氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH為8，配制成濃度O. 5g/L，冷卻得到鼠李糖脂水溶液備用。采用煤灰陶粒和細沙按重量比例為3:10混合均勻，細沙的作用是延長重金屬As滲透反應墻中的停留時間，裝入編織袋的封口袋中制成可滲透反應墻備用。在需要處理的As污染土壤中長為8米地帶的兩端分別設置用陶瓷材料制作的陰極電解池池體，陰極電解池池體的長為O. 4米、寬為O. 4米、高為O. 05米，向需要處理的As污染土壤接近陽電解池處設置過水口，過水口設置可滲透反應墻，分別在處理的As污染土壤與陰、陽兩個電解池之間設置過濾紙隔離土壤和電解池溶液，兩個陰極電解池內(nèi)分別加入鼠李糖脂水溶液；兩個陰極電解池之間設置采用聚氯乙烯制作的陽極電解池，陽極電解池內(nèi)加入去離子水，電解池內(nèi)設置直徑為O. 03米、長為O. 06米的石墨電極，各個石墨電極按常規(guī)與一個IlOv電壓穩(wěn)壓直流電源以及萬用表連接，土壤的含水率保持在27%，接通電源對As污染土壤進行電動修復。電動修復運行過程中每4小時進行電流監(jiān)測一次。通電后在由于電·滲流由陽極流向陰極，導致陽極電解池的溶液不斷減少，因而每隔12h向陽極電解池補充去離子水，以保證陽極電解池維持一定溶液量，并定期排出陰極的電滲液，儲存待測。電動修復結(jié)束后，將土柱從陽極電解池至陰極電解池分為五部分，并從電動修復土壤不同點進行取樣，烘干，混勻，進行PH值以及重金屬含量的分析，電動修復土壤含401. 29mg kg_l，重金屬As總?cè)コ蕿?8. 5%，其中可滲透反應墻的對去除率的貢獻比為85. 5%，證明了電動修復+可滲透反應墻可提升重金屬As去除率。實施例2稱取質(zhì)量含量90%的鼠李糖脂10公斤加入溶解器中，再加入適量的去離子水加熱攪拌溶解，再加入PH調(diào)節(jié)劑鹽酸或/和氫氧化鉀調(diào)節(jié)pH為9，配制成濃度2g/L，冷卻得到鼠李糖脂水溶液備用。采用煤灰陶粒和細沙按重量比例為4:10混合均勻，細沙的作用是延長重金屬As滲透反應墻中的停留時間，裝入布袋的封口袋中制成可滲透反應墻備用。在需要處理的As污染土壤中長為8平方米地帶的四個角分別設置用陶瓷材料制作的陰極電解池池體，四個陰極電解池池體的長為O. 48米、寬為O. 48米、高為O. 06米，向需要處理的As污染土壤接近陽電解池處設置，過水口，過水口設置可滲透反應墻，分別在處理的As污染土壤與陰、陽兩個電解池之間設置過濾布隔離土壤和電解池溶液，四個陰極電解池內(nèi)分別加入鼠李糖脂水溶液；在需要處理的As污染土壤中心點設置采用聚氯乙烯制作的陽極電解池，陽極電解池內(nèi)加入去離子水，電解池內(nèi)設置直徑為O. 04米、長為O. 06米的石墨電極，各個石墨電極按常規(guī)與一個120v電壓穩(wěn)壓直流電源以及萬用表連接，土壤的含水率保持在30%，接通電源對As污染土壤進行電動修復。電動修復運行過程中每3小時進行電流監(jiān)測一次。通電后在由于電滲流由陽極流向陰極，導致陽極電解池的溶液不斷減少，因而每隔12h向陽極電解池補充去離子水，以保證陽極電解池維持一定溶液量，并定期排出陰極的電滲液，儲存待測。電動修復結(jié)束后，將土柱從陽極電解池至陰極電解池分為五部分，并從電動修復土壤不同點進行取樣，烘干，混勻，進行PH值以及重金屬含量的分析，電動修復土壤含408. 67mgkg-l，重金屬As總?cè)コ蕿?2. 3%，其中可滲透反應墻的對去除率的貢獻比為91%，證明了電動修復+可滲透反應墻可提升重金屬As去除率。實施例3稱取質(zhì)量含量90%的鼠李糖脂10公斤加入溶解器中，再加入適量的去離子水加熱攪拌溶解，再加入PH調(diào)節(jié)劑硝酸或/和氫氧化鈣調(diào)節(jié)pH為10，配制成濃度4g/L，冷卻得到鼠李糖脂水溶液備用。采用煤灰陶粒和細沙按重量比例為5:10混合均勻，細沙的作用是延長重金屬As滲透反應墻中的停留時間，裝入編織袋的封口袋中制成可滲透反應墻備用。在需要處理的As污染土壤中長為5平方米地帶的一邊兩個角分別設置長為O. 48米、寬為O. 48米、高為O. 06米用陶瓷材料制作的陰極電解池池體，向需要處理的As污染土壤接近陽電解池處設置，過水口，過水口設置可滲透反應墻，分別在處理的As污染土壤與陰、陽兩個電解池之間設置化纖布隔離土壤和電解池溶液，兩個陰極電解池內(nèi)分別加入鼠李糖脂水溶 液；在需要處理的As污染土壤中長為5平方米地帶的設置陰極電解池一邊的對面邊中間點設置采用聚氯乙烯制作的陽極電解池，陽極電解池內(nèi)加入去離子水，電解池內(nèi)設置直徑為
O.05米、長為O. 06米的石墨電極，各個石墨電極按常規(guī)與一個IOOv電壓穩(wěn)壓直流電源以及萬用表連接，土壤的含水率保持在33%，接通電源對As污染土壤進行電動修復。電動修復運行過程中每2小時進行電流監(jiān)測一次。通電后在由于電滲流由陽極流向陰極，導致陽極電解池的溶液不斷減少，因而每隔12h向陽極電解池補充去離子水，以保證陽極電解池維持一定溶液量，并定期排出陰極的電滲液，儲存待測。電動修復結(jié)束后，將土柱從陽極電解池至陰極電解池分為五部分，并從電動修復土壤不同點進行取樣，烘干，混勻，進行PH值以及重金屬含量的分析，電動修復土壤含413. 02mg kg-1，重金屬As總?cè)コ蕿?9. 6%，其中可滲透反應墻的對去除率的貢獻比為93%，證明了電動修復+可滲透反應墻可提升重金屬As去除率。
權(quán)利要求
1.一種利用鼠李糖脂電動修復重金屬As污染土壤的方法，其特征在于在一定距離內(nèi)設置陽電解池和陰電解池，每個電解池配置石墨電極并與穩(wěn)壓直流電源以及萬用表連接，陰電解池添加鼠李糖脂溶液，陽電解池加入去離子水，在污染物重金屬As的富集處設置可滲透反應墻，接通電源對As污染土壤進行電動修復，操作步驟是 (1)配制鼠李糖脂水溶液采用去離子水、鼠李糖脂和PH調(diào)節(jié)劑充分溶解制成鼠李糖脂水溶液備用； (2)As污染土壤的處理將去離子水均勻噴灑在As污染土，使土壤的含水率保持在27 33% ； (3)制備可滲透反應墻采用粉煤灰陶粒和細沙混合均勻，裝入封口袋制成可滲透反應墻備用； (4)電動修復As污染土壤在As污染土壤處理地塊設置陽電解池和陽石墨電極一個，陰電解池和石墨電極一個以上，陽電解池和陰電解池的石墨電極與設置有萬用表的穩(wěn)壓直流電源連接，在接近陽電解池的污染土壤中設置可滲透反應墻，在需處理的Cd污染土壤與陰、陽兩個電解池之間設置濾布，陽電解池內(nèi)加入鼠李糖脂溶液，陽電解池內(nèi)加入去離子水，接通電源對As污染土壤進行電動修復。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用鼠李糖脂電動修復重金屬As污染土壤的方法，其特征在于所述的鼠李糖脂購自湖州紫金生物科技有限公司產(chǎn)品或市售鼠李糖脂產(chǎn)品，使用濃度為 O. 5 4g/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用鼠李糖脂電動修復重金屬As污染土壤的方法，其特征在于所述的PH調(diào)節(jié)劑包括能溶于水發(fā)生完全電離的鹽酸、硝酸、硫酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氫氧化鋇。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用鼠李糖脂電動修復重金屬As污染土壤的方法，其特征在于所述的粉煤灰陶粒購自中國科陶輕建粉煤灰陶粒技術(shù)研究院，其成份主要為49. 26%Si02,36 . 56%A1203, 7. 98%Fe203和CaO，粒徑為O. 5-lmm范圍之內(nèi)，或者市售的粉煤灰陶粒。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用鼠李糖脂電動修復重金屬As污染土壤的方法，其特征在于所述的可滲透反應墻的粉煤灰陶粒和細沙重量比例為3 5:10。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用鼠李糖脂電動修復重金屬As污染土壤的方法，其特征在于所述的陰陽兩個電解池池體長寬高比例為8:8:1，陽極電解池過水口設置濾布，陰極電解池采用陶瓷材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用鼠李糖脂電動修復重金屬As污染土壤的方法，其特征在于所述的處理地塊陽電解池和陰電解池的設置為線形、三角形、Y形、方形和棱形。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用鼠李糖脂電動修復重金屬As污染土壤的方法，其特征在于所述的封口袋包括編織袋和布袋。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用鼠李糖脂電動修復重金屬As污染土壤的方法，其特征在于所述的濾布包括過濾布、過濾紙、編織袋、擋陽網(wǎng)和化纖布。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用鼠李糖脂電動修復重金屬As污染土壤的方法，其特征在于所述的穩(wěn)壓直流電源的電壓量程范圍為O 120V。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用鼠李糖脂電動修復重金屬As污染土壤的方法，控制土壤的含水率保持在27～33%，在陰電解池添加濃度為0.5～4g/L的鼠李糖脂溶液，陽電解池加入去離子水，在污染物重金屬As的富集處設置重量比例為3～5:10粉煤灰陶粒和細沙的可滲透反應墻，接通電源對As污染土壤進行電動修復。本發(fā)明選用的堿性的鼠李糖脂溶液，能將重金屬As的去除率提升至28.53%，其中可滲透反應墻可將重金屬As總?cè)コ蔬M一步提升至約為40%，對去除率的貢獻比接近90%，證明了電動修復+可滲透反應墻可提升重金屬As去除率。本方法操作條件簡單、易于實施、應用范圍廣、成本低、效率高，對重金屬As污染土壤的修復具有較好的社會效益和生態(tài)效益。
文檔編號B09C1/08GK102886374SQ20121037489
公開日2013年1月23日 申請日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者喻澤斌, 黃 俊, 胡曉 申請人:廣西大學