本發(fā)明涉及土壤化學(xué)淋洗修復(fù)，尤其涉及一種土壤淋洗修復(fù)增溶劑及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、隨著社會對能源的需求不斷加大，核能作為一種高效清潔的能源越來越受到更行各業(yè)的重視，鈾、钚、釙等放射性核素資源的需求量也不斷增大。由于放射性核素礦石開采冶煉污染防治難度較大，核素礦產(chǎn)資源的大規(guī)模開發(fā)冶煉難以避免會造成尾礦渣堆積、礦石粉塵飛濺等問題，鈾、釷等重金屬作為伴生礦物在礦冶場址周邊環(huán)境不斷累積，造成區(qū)域內(nèi)不同程度的土壤重金屬污染。鈾作為鈾礦及其他放射性核素伴生礦物開采過程中的主要污染放射性元素，同時具有放射毒性和化學(xué)毒性，對采礦周邊污染區(qū)域動植物生長發(fā)育造成不良影響。這些放射性元素與土壤中的各種礦物和有機質(zhì)緊密結(jié)合長期存在，并且有可能通過富集作用被農(nóng)作物吸收進入食物鏈，對生態(tài)環(huán)境及人類健康造成影響。

2、針對放射性核素污染土壤的治理技術(shù)一般有物理法、化學(xué)法和生物法三大類，化學(xué)淋洗法由于去除率高、修復(fù)速率快而被廣泛使用。然而，在化學(xué)淋洗反應(yīng)過程中，鈾與土壤礦物顆粒和有機物成分的強表面相互作用力限制了淋洗效率的進一步提升。為有效降低固液界面鈾酰離子的遷移擴散阻力，在淋洗過程中加入增溶劑將有可能提高淋洗修復(fù)效果，減少土壤鈾污染對生態(tài)環(huán)境造成的影響。

3、因此，開發(fā)制備一種能夠有效改善淋洗劑的淋洗修復(fù)效果、提高土壤中鈾去除率的土壤增溶劑，對于我國核電產(chǎn)業(yè)的安全發(fā)展以及放射性污染環(huán)境的防護整治具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種土壤淋洗修復(fù)增溶劑及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明所提供的土壤淋洗修復(fù)增溶劑能夠顯著提升常規(guī)化學(xué)淋洗中對鈾污染土壤中鈾的去除率、優(yōu)化土壤放射性污染的修復(fù)效果，有極高的應(yīng)用價值。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種土壤淋洗修復(fù)增溶劑的制備方法，包括以下步驟：

4、(1)將二甲基乙二胺和2-氯代丙烯酸甲酯混勻加熱回流，冷卻得到混合液；

5、(2)向所述混合液中加入丙酮和水混勻，調(diào)節(jié)ph至堿性，然后加入月桂酰胺反應(yīng)，蒸餾得到中間產(chǎn)物；

6、(3)向所述中間產(chǎn)物中加入堿溶液、混勻，繼續(xù)加入單寧酸加熱反應(yīng)，冷卻、經(jīng)重結(jié)晶得到所述土壤淋洗增溶劑；

7、所述二甲基乙二胺、2-氯代丙烯酸甲酯和單寧酸的摩爾比為二甲基乙二胺：2-氯代丙烯酸甲酯：單寧酸＝(10-15)：(12-18)：(0.023-0.036)。

8、分子孿連型表面活性劑具有親水性的“頭部”和疏水性的“尾部”，并由短鏈烴類將兩種同類或不同類型的單分子表面活性劑連接。本發(fā)明通過化學(xué)制備的方法得到了一種新的分子孿連型結(jié)構(gòu)：采用2-氯代丙烯酸甲酯作為親水基團，通過二甲基乙二胺連接，能夠與土壤顆粒有效結(jié)合，減弱土壤顆粒的表面張力和雙電層作用；同時，以月桂酰胺作為疏水尾基，更好促進土壤顆粒相互解離，有利于土壤顆粒內(nèi)部鈾等有害重金屬溶出，提升結(jié)構(gòu)的增溶效果；并加入單寧酸，強化螯合作用。

9、采用本發(fā)明所提供的土壤淋洗修復(fù)增溶劑作用于鈾污染土壤的化學(xué)淋洗修復(fù)中，能夠通過其螯合作用、電子傳輸作用以及“劈楔”作用，螯合土壤顆粒中不易溶出的鈾元素，同時在淋洗劑的氧化劑和四價鈾之間形成電子橋，促進不溶的四價鈾氧化成可溶的六價鈾，并降低土壤顆粒之間的表面張力、迫使土壤顆粒解構(gòu)促進鈾元素從土壤中溶出，綜合提升化學(xué)淋洗中的鈾去除效果。

10、上述特定的二甲基乙二胺、2-氯代丙烯酸甲酯和單寧酸摩爾比例，可顯著增強本發(fā)明土壤淋洗修復(fù)增溶劑對土壤中鈾的增溶作用，從而顯著提高化學(xué)淋洗中鈾的去除率；二甲基乙二胺、2-氯代丙烯酸甲酯和單寧酸用量比例在限定范圍外時，制得的土壤淋洗修復(fù)增溶劑對鈾污染土壤的鈾增溶和淋洗增效效果顯著變差。同時，本發(fā)明特定的分子孿連結(jié)構(gòu)的效果顯著優(yōu)于常規(guī)的分子孿連型表面活性劑。

11、通過在鈾污染土壤的化學(xué)淋洗修復(fù)過程中投加本發(fā)明提供的土壤淋洗修復(fù)增溶劑，有利于提高鈾的去除率，對于鈾污染土壤化學(xué)淋洗反應(yīng)去除率可提高19％以上，提升土壤修復(fù)淋洗效率、減少鈾污染對生態(tài)環(huán)境造成的危害，同時對環(huán)境、人體的影響較小，在放射性污染環(huán)境的防護整治中有極高的應(yīng)用價值。

12、優(yōu)選地，所述二甲基乙二胺、2-氯代丙烯酸甲酯和單寧酸的摩爾比為二甲基乙二胺：2-氯代丙烯酸甲酯：單寧酸＝(12-15)：(15-18)：(0.029-0.036)。

13、該配比范圍內(nèi)制得的土壤淋洗修復(fù)增溶劑對淋洗中土壤中鈾去除及修復(fù)增效效果更好，相比于不加入增溶劑，可提升土壤中鈾去除率達20％以上。

14、優(yōu)選地，所述步驟(1)中，加熱回流的溫度為60-80℃，時間為20-24h。

15、進一步優(yōu)選地，所述步驟(1)中，加熱回流的溫度為70℃，時間為21h。

16、優(yōu)選地，所述步驟(2)中，丙酮和水的體積比為(6.5-7.5)：(2.5-3.5)，所述調(diào)節(jié)ph為調(diào)節(jié)至ph＝9-10。

17、優(yōu)選地，所述月桂酰胺與所述二甲基乙二胺的摩爾比為(0.09-0.11)：(10-15)。

18、作為優(yōu)選方案，所述步驟(2)中，在不斷攪拌下緩慢逐滴加入月桂酰胺。逐滴緩慢加入有利于提升中間產(chǎn)物的產(chǎn)率、提高制備效率。

19、優(yōu)選地，所述步驟(3)中，加熱反應(yīng)的溫度為85-95℃，加熱反應(yīng)的時間為3-4h。

20、優(yōu)選地，所述步驟(3)中，所述重結(jié)晶的溶劑為環(huán)己烷，所述重結(jié)晶的加熱溫度為63-67℃，結(jié)晶溫度為室溫。

21、第二方面，本發(fā)明提供了上述土壤淋洗修復(fù)增溶劑的制備方法制備得到的土壤淋洗修復(fù)增溶劑。

22、第三方面，本發(fā)明提供了上述的土壤淋洗修復(fù)增溶劑在鈾污染土壤淋洗修復(fù)中的應(yīng)用，所述應(yīng)用包括以下步驟：

23、在鈾污染土壤中加入淋洗劑處理1-2h，投加所述土壤淋洗修復(fù)增溶劑反應(yīng)4-5h，固液分離、完成所述鈾污染土壤的淋洗修復(fù)。

24、本發(fā)明提供一種鈾污染土壤的修復(fù)方法，包括以下步驟：對需處理的鈾污染土壤進行加水研磨并篩分，將所得泥漿注入淋洗攪拌反應(yīng)器中，按照土水質(zhì)量比1：2的比例加入含碳酸鉀、碳酸氫鉀、雙氧水等的化學(xué)淋洗劑；在上述化學(xué)淋洗劑加入1-2h后，向體系中投加所述高效增溶劑，繼續(xù)反應(yīng)4h后即可達到較好效果。淋洗結(jié)束后的土壤通過高壓隔膜壓濾機進行固液分離，完成鈾污染土壤的修復(fù)。

25、本應(yīng)用能夠利用上述土壤淋洗修復(fù)增溶劑提高鈾污染土壤化學(xué)淋洗效果，有效降低土壤中的鈾濃度，達到修復(fù)鈾污染土壤的目的，且操作簡單，對使用人員的技術(shù)要求較低，易于推廣和應(yīng)用。

26、優(yōu)選地，所述土壤淋洗修復(fù)增溶劑的投加質(zhì)量與所述淋洗劑的體積比為1.2-2.0g/l。

27、作為優(yōu)選方案，所述土壤淋洗修復(fù)增溶劑的投加質(zhì)量與所述淋洗劑的體積比為1.6g/l；在化學(xué)淋洗劑加入2h后投加所述土壤淋洗修復(fù)增溶劑。此時增溶劑對土壤中鈾的去除增效效果達到最高。

28、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

29、本發(fā)明依據(jù)表面活性劑對污染土壤中鈾的增溶與螯合原理，通過有機化學(xué)反應(yīng)設(shè)計制備了一種具有分子孿連型結(jié)構(gòu)的土壤淋洗修復(fù)增溶劑，并通過調(diào)控各反應(yīng)組分配比，顯著增強了對鈾污染土壤的化學(xué)淋洗修復(fù)效果：在優(yōu)選條件下，用于鈾污染土壤的化學(xué)淋洗，鈾去除率可提高24.04％。同時，本發(fā)明的制備工藝過程簡單，與傳統(tǒng)的化學(xué)淋洗法相比可有效改善對污染土壤的修復(fù)效率及恢復(fù)效果，同時對土壤環(huán)境和人體健康影響較小，有較高的應(yīng)用價值。