一種原位去除鉻渣場(chǎng)地污染土壤中鉻的修復(fù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于土壤污染修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種原位去除鉻渣場(chǎng)地污染土壤中鉻的修復(fù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鉻渣是一種劇毒的固體廢渣，主要來源是鉻鹽生產(chǎn)廠和鉻鐵合金廠生產(chǎn)過程中的排放。在我國(guó)，上海、青島、長(zhǎng)沙、蘇州、武漢、沈陽等20多個(gè)城市，有接近600萬噸的遺留鉻渣。鉻渣中含有大量的水溶性六價(jià)鉻，六價(jià)鉻具有很強(qiáng)的“三致”性，同時(shí)鉻渣中還具有高含量的鉻酸鈣，其具備較強(qiáng)致癌性。
[0003]目前，大量的鉻渣在收集后并不做任何無害化處理，直接堆放于露天環(huán)境。在這種堆放環(huán)境下，鉻渣遭受雨雪浸淋，鉻溶于水后，并隨著水滲入土壤及地下水中。進(jìn)入土壤中的鉻經(jīng)歷一系列復(fù)雜反應(yīng)，部分被還原成三價(jià)鉻，以沉淀的形式留存于土壤中；另一部分隨著堆放時(shí)間的增加進(jìn)入土壤礦物晶格中，形成較難被釋放出來的殘?jiān)鼞B(tài)鉻。另一方面，鉻渣中堿性氧化物的含量較高，在鉻渣堆放場(chǎng)，被鉻污染的土壤一般呈堿性，鉻含量較高，其中，六價(jià)鉻含量處于100?15000mg/Kg范圍，鉻的總含量達(dá)到1000?50000mg/Kg。
[0004]目前，處理鉻污染土壤的主要方法有客土法、植物修復(fù)法、化學(xué)還原法和電動(dòng)修復(fù)法?？屯练üこ塘枯^大，費(fèi)時(shí)費(fèi)力?；瘜W(xué)還原法并未將土壤中的鉻去除，只是將毒性較高的六價(jià)鉻轉(zhuǎn)化為毒性較低的三價(jià)鉻，繼續(xù)留存于土壤中。植物修復(fù)法一般耗時(shí)較長(zhǎng)，可能需要幾十年的時(shí)間。電動(dòng)修復(fù)方法作為一種新興的原位修復(fù)技術(shù)，具有操作簡(jiǎn)單、適用性強(qiáng)、周期短等特點(diǎn)，在配土試驗(yàn)修復(fù)研究中表現(xiàn)出很好的去除效果，Cr(VI)的去除率可以達(dá)到90%以上。但是，鉻渣堆放場(chǎng)地里被鉻污染的土壤中鉻含量高，堿性強(qiáng)，水溶態(tài)鉻較少，大部分的鉻以殘?jiān)鼞B(tài)和結(jié)合態(tài)存在，普通電動(dòng)修復(fù)技術(shù)很難達(dá)到良好的去除效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)對(duì)鉻渣場(chǎng)地鉻污染土壤修復(fù)效果較差的缺點(diǎn)，提出一種原位去除鉻渣場(chǎng)地污染土壤中鉻的新型電動(dòng)強(qiáng)化修復(fù)方法。
[0006]一種原位去除鉻渣場(chǎng)地污染土壤中鉻的修復(fù)方法，其包括如下步驟:
[0007](I)、將自然風(fēng)干的鉻渣場(chǎng)地鉻污染土壤，粉碎、過篩；
[0008](2)、將步驟(I)過篩后的土壤與檸檬酸溶液混合，使土壤的含水率達(dá)到設(shè)定值，攪拌均勻后均衡一天；
[0009](3)、將步驟⑵均衡后的土壤放入電動(dòng)修復(fù)裝置的土樣室中，所述電動(dòng)修復(fù)裝置的土樣室的兩端分別為陰極室、陽極室；
[0010](4)、向所述陰極室、陽極室加入電解液，并分別插入石墨電極，接通電源使電流通過所述土壤室進(jìn)行電動(dòng)修復(fù)，所述電解液為的KCl溶液。
[0011]如上所述的修復(fù)方法，優(yōu)選地，步驟(I)中，所述過篩的細(xì)度為0.50mm以下。
[0012]如上所述的修復(fù)方法，優(yōu)選地，步驟(2)中，所述土壤的含水率為25%?45%。
[0013]最優(yōu)選地，所述土壤的含水率為30 %。
[0014]如上所述的修復(fù)方法，優(yōu)選地，步驟(2)中，所述檸檬酸溶液的濃度為0.6?
1.2mol/L ;步驟4中，所述KCl溶液的濃度為0.05?0.15mol/L。
[0015]如上所述的修復(fù)方法，優(yōu)選地，所述檸檬酸溶液的濃度為0.9mol/L，所述KCl溶液的濃度為0.lmol/Lo
[0016]如上所述的修復(fù)方法，優(yōu)選地，所述土樣室的兩端設(shè)有濾布，所述濾布為400-650目。
[0017]如上所述的修復(fù)方法，優(yōu)選地，所述濾布為540目。
[0018]如上所述的修復(fù)方法，優(yōu)選地，所述步驟⑷中，所述電源采用直流電源，電壓梯度為I?1.5V/cm。
[0019]如上所述的修復(fù)方法，優(yōu)選地，所述步驟(4)中，在電動(dòng)修復(fù)過程中，使用蠕動(dòng)栗分別向所述陰極室、陽極室滴加PH調(diào)節(jié)液，以調(diào)節(jié)pH至5?7之間。
[0020]如上所述的修復(fù)方法，優(yōu)選地，所述pH調(diào)節(jié)液包括:滴加于所述陰極室的乙酸溶液；和/或滴加于所述陽極室的氫氧化鈉溶液。
[0021]本發(fā)明提供的一種原位去除土壤中鉻的修復(fù)方法，采用的檸檬酸溶液對(duì)土壤進(jìn)行酸化預(yù)處理，沒有引入新的污染物，在處理過程中，產(chǎn)生大量氣泡，大量碳酸鹽與檸檬酸反應(yīng)被消耗掉，部分碳酸鹽結(jié)合態(tài)Cr轉(zhuǎn)變?yōu)楦妆浑妱?dòng)修復(fù)去除的水溶態(tài)、交換態(tài)鉻；同時(shí)，檸檬酸的加入導(dǎo)致土壤PH下降，碳酸鹽結(jié)合態(tài)Cr與pH呈顯著正相關(guān)性，pH的減小與碳酸鹽含量的降低導(dǎo)致土壤中碳酸鹽結(jié)合態(tài)的Cr轉(zhuǎn)變?yōu)樗軕B(tài)、交換態(tài)，有利于在電動(dòng)修復(fù)作用下迀出土壤。
[0022]在外加電場(chǎng)作用下，土壤中六價(jià)鉻和三價(jià)鉻分別以含氧陰離子基團(tuán)和陽離子基團(tuán)的形式分別向陽極室和陰極室移動(dòng)。由于檸檬酸本身作為一種絡(luò)合劑對(duì)土壤中重金屬具有較好的活化和絡(luò)合作用，對(duì)Cr (VI)與Cr (III)都有較好的去除效果，顯著提高去除率。
[0023]檸檬酸的加入降低了土壤pH，對(duì)土壤理化性質(zhì)起到一定改善作用。該修復(fù)方法可以有效地去除土壤中的鉻，與普通電動(dòng)修復(fù)方法相比，去除效果提升顯著；電動(dòng)修復(fù)過程中迀移出土壤的鉻主要以醋酸可提取態(tài)、可還原提取態(tài)和可氧化提取態(tài)為主，殘留鉻的生物可利用性降低，減小環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)；相同時(shí)間和電壓梯度下，去除鉻的量增加，有效地降低單位能耗，節(jié)約能源成本。
[0024]本發(fā)明的修復(fù)方法將土壤中的鉻迀移至電解液中，便于統(tǒng)一處理；修復(fù)過程中不受溫度的限制，可以在各種溫度條件下運(yùn)行，且運(yùn)行操作簡(jiǎn)單，便于推廣。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明所用的電動(dòng)修復(fù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]本發(fā)明的原位去除土壤中鉻的修復(fù)方法，主要是針對(duì)實(shí)際鉻渣場(chǎng)地污染的土壤中鉻的去除。鉻渣污染土壤的特征是濃度高、呈堿性、多以殘?jiān)鼞B(tài)鉻存在，僅用電動(dòng)方法去除效率不高。采用檸檬酸酸化預(yù)處理土壤，在處理過程中，產(chǎn)生大量氣泡，大量碳酸鹽與檸檬酸反應(yīng)被消耗掉，部分碳酸鹽結(jié)合態(tài)Cr轉(zhuǎn)變?yōu)楦妆浑妱?dòng)修復(fù)去除的水溶態(tài)、交換態(tài)鉻；同時(shí)，檸檬酸的加入導(dǎo)致土壤PH下降，碳酸鹽結(jié)合態(tài)Cr與pH呈顯著正相關(guān)性，pH的減小與碳酸鹽含量的降低導(dǎo)致土壤中碳酸鹽結(jié)合態(tài)的Cr轉(zhuǎn)變?yōu)樗軕B(tài)、交換態(tài)，有利于在電動(dòng)修復(fù)作用下迀出土壤。另外檸檬酸的絡(luò)合作用也發(fā)揮了作用，提高鉻向電極室的迀移能力。
[0027]而一般配土試驗(yàn)中土壤pH接近中性，同時(shí)鉻多以可提取態(tài)存在，所以用一般的電動(dòng)方法就能很好的去除其中的鉻，效率可以很高。
[0028]本發(fā)明中將檸檬酸酸化預(yù)處理后的土壤，即將均衡后土壤放在電動(dòng)裝置土壤樣品室中，土壤樣品室與相鄰的陰陽極室之間使用濾布隔開，連接電力系統(tǒng)及pH平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)。電動(dòng)修復(fù)過程中，使用直流電源，在土壤兩端施加穩(wěn)定電壓，在外加電場(chǎng)作用下，土壤中六價(jià)鉻和三價(jià)鉻分別以含氧陰離子基團(tuán)和陽離子基團(tuán)的形式分別迀移到陽極室和陰極室電解液中。由于檸檬酸本身作為一種絡(luò)合劑對(duì)土壤中重金屬具有較好的活化和絡(luò)合作用，對(duì)Cr(VI)與Cr(III)都有較好的去除效果，顯著提高去除率。修復(fù)過程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)陰陽極液PH值，并使用pH平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使用蠕動(dòng)栗分別向陰、陽極液中滴加醋酸溶液與氫氧化鈉溶液，調(diào)節(jié)陰陽極的電解液，使其pH在5?7之間，保持弱酸性，可以有效控制陰極電解產(chǎn)生的OH向土壤中迀移從而使土壤pH變得更為堿性。
[0029]下面通過具體實(shí)施例來對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作更詳細(xì)地說明，但本發(fā)明所保護(hù)的范圍并不受實(shí)施例的限制。
[0030]實(shí)施例1
[0031]—種原位去除土壤中鉻的修復(fù)方法，其包括:
[0032](I)取自然風(fēng)干的鉻污染的土壤，剔除其中雜物，使用粉碎機(jī)粉碎后，過0.50mm粒徑的標(biāo)準(zhǔn)篩，待用；
[0033](2)將上述待用土壤與濃度為0.6?1.2mol/L的梓檬酸溶液混合，使其配水含水率25%