本發(fā)明涉及土壤污染修復，特別是涉及一種利用硫化亞鐵及亞硫酸鹽耦合物鈍化土壤砷的方法。

背景技術：

1、砷可以通過地質運動和人類運動進入陸地和水體環(huán)境中，且人類運動使砷的濃度在局部環(huán)境中明顯高于自然本底值。地質運動如巖石風化和火山噴發(fā)等；人類運動主要包括工業(yè)和農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)，比如礦山開采、金屬冶煉、含砷農(nóng)藥、殺蟲劑、木頭防腐劑的使用等。砷通過這些途徑進入土壤和水體中，造成砷污染，在礦山地區(qū)尤為嚴重，有報道指出地下水砷的平均含量約為1~2mg/l，但在含硫化物礦藏的地區(qū)，地下水砷的平均含量可高達3mg/l。

2、由于砷通常與硫鐵礦伴生存在，硫鐵礦的環(huán)境化學行為也會對砷的遷移轉化產(chǎn)生影響。研究表明fes會發(fā)生氧化溶解，在酸性和中性條件下被釋放的as(iii)也會與fe(ii)發(fā)生協(xié)同氧化反應，并且吸附在新生成的鐵氧化物表面。而當as(iii)濃度增加時，在中性和堿性條件下也可發(fā)生as(iii)與fe(ii)的協(xié)同氧化，最終生成砷酸鹽沉淀而非氫氧化鐵膠體。同時，在硫鐵礦接觸氧氣時會產(chǎn)生少量活性氧物種，如h2o2，·oh等，這些活性氧物種也可以氧化體系中as(iii)為as(v)。因此開發(fā)一種基于硫鐵礦和砷污染之間修復技術具有很好的環(huán)境意義和應用前景。但國內僅有一些專利公開了微生物或者人為添加氧化劑等修復砷污染的應用。例如，中國發(fā)明cn202410188116.6公開了一種砷污染中和渣的解毒礦化方法；中國發(fā)明cn202410278456.8公開了一種環(huán)境砷污染的風險消減方法。上述的大部分方法主要關注微生物和人為添加氧化劑等對砷的作用，并未涉及環(huán)境中普遍存在且極易與砷伴生的硫鐵礦耦合的亞硫酸鹽對砷轉化鈍化的貢獻。

3、因此，亟需開發(fā)一種基于硫化亞鐵及亞硫酸鹽耦合的農(nóng)田土壤as污染控制技術。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種基于硫化亞鐵及亞硫酸鹽耦合物鈍化土壤砷的方法，能夠有效鈍化農(nóng)田土壤中的三價砷，具有很好的普適性。

2、為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的一個技術方案是：提供一種利用硫化亞鐵及亞硫酸鹽耦合物鈍化土壤砷的方法，利用亞硫酸鹽與硫化亞鐵的耦合過程來鈍化土壤三價砷。

3、在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述亞硫酸鹽為亞硫酸氫鈉、亞硫酸氫鉀。

4、進一步的，所述亞硫酸鹽的含量為0.5?-5?mm。

5、在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述硫化亞鐵的含量為0.1-5?g/l。

6、在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述土壤初始ph控制在6.0-8.0范圍內。

7、在本發(fā)明一個較佳實施例中，處理的as污染土壤為稻田土壤。

8、進一步的，土壤as污染濃度為0.5-10?ppm。

9、在本發(fā)明一個較佳實施例中，鈍化處理的反應溫度25?±?2?℃。

10、本發(fā)明的原理如下：鐵離子與亞硫酸根離子能夠耦合產(chǎn)生so4·-和·oh，從而實現(xiàn)三價砷的快速氧化。具體的反應過程見公式1至10。首先，表面結構鐵fe(ii)或溶液中溶解的fe2+與亞硫酸鹽結合，形成>fe(ii)-so32-或fehso3+復合物；再與氧氣結合，發(fā)生氧化反應，將>fe(ii)-so32-和fehso3+復合物分別氧化為>fe(iii)-so32-和feso3+復合物，隨后分解為>fe(ii)和fe2+與so3·-。so3·-具有一定的氧化性，其氧化還原電位e(so3·-/?so32-)在ph?5.2時為0.74?v，在ph?10時為0.63?v，可以選擇性氧化一些有機物。而as的氧化還原電位e?(as(iii)/as(v))在ph?5.2時為0.17?v，在ph?10時為-0.33?v，均小于e(so3·-/?so32-)，因此，會發(fā)生so3·-對as(iii)的氧化。而在有氧條件下，so3·-會與氧氣進一步反應，形成so5·-，且反應速率較大。生成的so5·-與剩余的hso3-反應，生成氧化性較強的so4·-和·oh，通過公式（11）~（13），快速氧化as(iii)為as(v)，并發(fā)生as(v)的吸附鈍化。

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24、本發(fā)明的有益效果是：

25、（1）本發(fā)明基于鐵硫耦合體系對as(iii)的氧化和鈍化作用，處理過程中發(fā)現(xiàn)在ph為6.0，fes投加量濃度和亞硫酸根濃度(so32-)的比例為1：5時，體系可以快速有效地氧化去除as(iii)，且主要以as(v)的形態(tài)鈍化在fes表面。因此，此方法對三價砷有較強的轉化和鈍化能力；

26、（2）本發(fā)明中as(iii)氧化生成的as(v)與溶液中瞬時生成的三價鐵(fe3+)共沉淀，不需額外添加吸附劑和固化劑；

27、（3）本發(fā)明操作簡單，成本較低，適用于土壤中三價砷的污染防控，具有很好的普適性。

技術特征：

1.一種利用硫化亞鐵及亞硫酸鹽耦合物鈍化土壤砷的方法，其特征在于，利用亞硫酸鹽與硫化亞鐵的耦合過程來鈍化土壤三價砷。

2.根據(jù)權利要求1所述的利用硫化亞鐵及亞硫酸鹽耦合物鈍化土壤砷的方法，其特征在于，所述亞硫酸鹽為亞硫酸氫鈉、亞硫酸氫鉀。

3.根據(jù)權利要求2所述的利用硫化亞鐵及亞硫酸鹽耦合物鈍化土壤砷的方法，其特征在于，所述亞硫酸鹽的含量為0.5?-5?mm。

4.根據(jù)權利要求1所述的利用硫化亞鐵及亞硫酸鹽耦合物鈍化土壤砷的方法，其特征在于，所述硫化亞鐵的含量為0.1-5?g/l。

5.根據(jù)權利要求1所述的利用硫化亞鐵及亞硫酸鹽耦合物鈍化土壤砷的方法，其特征在于，所述土壤初始ph控制在6.0-8.0范圍內。

6.根據(jù)權利要求1或5所述的利用硫化亞鐵及亞硫酸鹽耦合物鈍化土壤砷的方法，其特征在于，處理的as污染土壤為稻田土壤。

7.根據(jù)權利要求6所述的利用硫化亞鐵及亞硫酸鹽耦合物鈍化土壤砷的方法，其特征在于，土壤as污染濃度為0.5-10?ppm。

8.根據(jù)權利要求1所述的利用硫化亞鐵及亞硫酸鹽耦合物鈍化土壤砷的方法，其特征在于，鈍化處理的反應溫度25?±?2?℃。

技術總結
本發(fā)明公開了一種利用硫化亞鐵及亞硫酸鹽耦合物鈍化土壤砷的方法，屬于土壤污染修復技術領域。本發(fā)明發(fā)生在非均相體系中，以普遍存在的硫轉化中間產(chǎn)物亞硫酸鹽(SO32?)為研究對象，研究其與硫化亞鐵耦合后對三價砷(As(III))鈍化機制。通過解析FeS與亞硫酸根共存下氧化鈍化As(III)的動力學過程，揭示了As(III)在此過程中被氧化成五價砷（As(V)）后，其吸附鈍化在FeS表面，實現(xiàn)了土壤中總砷的去除。As(V)主要通過與FeS表面Fe離子形成共沉淀的形式存在，其鈍化長效性較好，不易被再次活化。因此，本發(fā)明為農(nóng)田土壤砷污染控制措施的研發(fā)提供了新思路，并展示了廣泛的應用前景。

技術研發(fā)人員：陳寧,方國東,王娟,楊子彥,唐歡,崔紅標,周靜,周典海
受保護的技術使用者：江西潔地環(huán)境治理生態(tài)科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19