利用EDTA鈣鹽淋洗土壤中的重金屬Cu、Zn、Pb、Cd的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及利用一種EDTA鈣鹽淋洗土壤中的重金屬&1、211、？13、0(1的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 土壤中重金屬元素的吸附機理主要分為兩類：（1)在土壤中吸附在固體表面，以離 子的形式存在；（2)以化合物的形式存在，形成重金屬的沉淀。土壤重金屬化學(xué)淋洗修復(fù)技 術(shù)，是通過逆轉(zhuǎn)這些反應(yīng)過程，利用淋洗液將重金屬從土壤中置換出來，并通過液體洗脫出 來的技術(shù)。在國內(nèi)外，土壤化學(xué)淋洗修復(fù)技術(shù)因其具有廣泛的適應(yīng)性和較快捷的處理速度 而被廣泛的應(yīng)用于實驗室研究和實際工程的應(yīng)用中。
[0003] 當(dāng)前，化學(xué)淋洗修復(fù)土壤中重金屬主要的幾種淋洗劑有：（1)人工螯合劑：EDTA (乙二胺四乙酸）、NTA(氨基三乙酸）、⑶TA(環(huán)己烷二胺四乙酸)等[42]。螯合劑反應(yīng)的機理是 先通過螯合作用將附著在土壤顆粒及膠體表面的重金屬離子解絡(luò)下來，螯合劑通過螯合作 用與重金屬離子形成螯合體復(fù)合物，進而從土壤中分離出來。（2)天然螯合劑:檸檬酸、草 酸、酒石酸等。天然有機酸淋洗重金屬的機理是它能夠和重金屬形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，促進重 金屬的解吸，另外H +的交換作用以及H+對土壤礦物組分的風(fēng)化作用也是一個重要的機理。 (3) 表面活性劑。表面活性劑一般可分為人工合成表面活性劑和生物表面活性劑。人工合成 表面活性劑主要包括SDBS(十二烷基苯磺酸鈉）、SDS(十二烷基硫酸鈉）、Triton(曲拉通） 等。生物表面活性劑主要包括鼠李糖脂、單寧酸、皂角苷等。人工合成表面活性劑能在一定 程度上去除土壤中重金屬，但是其生物降解性較差，在使用過程中容易殘留，容易造成土壤 的二次污染。（4)無機淋洗劑。無機淋洗劑主要包括酸、堿、鹽等。其通過酸解、絡(luò)合、離子交 換等作用來破壞土壤中官能團與重金屬形成的絡(luò)合物，從而將重金屬解析下來，并被淋洗 劑洗出。 大量研究表明，以上淋洗劑對土壤中重金屬有不同程度的淋洗效果。淋洗法的關(guān)鍵是 淋洗劑的選擇，人工螯合劑具有不易被微生物降解以及能與大部分重金屬發(fā)生螯合作用等 優(yōu)點，成為近年來研究最多的一種淋洗劑并有成功的商業(yè)示范。但是淋洗技術(shù)仍存在一定 的弊端，如淋洗效果有限，需要使用大量的淋洗液，從而增加了修復(fù)的成本;淋洗后，淋洗液 的沉降性能差，液體渾濁度高，使得后續(xù)處理的難度加大;此外，土壤經(jīng)淋洗后，不僅是土壤 中的重金屬被活化，同時也活化了其中的一些礦物元素，使得土壤中的營養(yǎng)物質(zhì)于重金屬 一起被淋洗出來，造成土壤營養(yǎng)元素流失嚴(yán)重，修復(fù)后的土壤利用受到限制。因此，尋找一 種淋洗效率高、成本低、淋洗液濁度較低、有利于后續(xù)處理及能夠保持淋洗后土壤肥力的淋 洗劑是利用淋洗技術(shù)進行重金屬污染土壤修復(fù)的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種EDTA鈣鹽淋洗土壤中重金屬〇1、211、？13、0(1的方法，以解 決現(xiàn)有重金屬污染土壤淋洗技術(shù)中存在的淋洗效果較差、修復(fù)成本高、淋洗液濁度高、后續(xù) 處理難、土壤淋洗后不利于植物生長等問題。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為： 本發(fā)明將受到重金屬Cu、Zn、Pb、Cd復(fù)合污染的土壤作為處理對象，利用EDTA鈣鹽作為 土壤的淋洗液，對污染土壤進行淋洗試驗，從而將土壤中的重金屬淋洗出來。具體步驟為： 稱取5.00 g過20目篩污染土樣裝入一系列60 ml離心瓶中，分別加入一定量的Ca-EDTA溶 液。然后在振蕩器上以150 r· HiirT1恒溫（25°C)振蕩2 h，所得樣品以4000 r· HiirT1離心 15min，再過濾回收淋洗液。
[0006] 所述EDTA鈣鹽溶液由氧化鈣，EDTA(二乙胺四乙酸），按照2:1的摩爾比例配置； 所述淋洗液的濃度為：2.5 mmol/L、5 mmol/L、10 mmol/L、20 mmol/L。
[0007] 所述淋洗試驗土壤與淋洗液的固液比為:1:3、1:5、1:10、1:20。
[0008] 所述淋洗試驗的淋洗時間為：0.5h、Ih、2h、4h、8h、12h、24h共7個時間梯度。
[0009]所述淋洗試驗的淋洗次數(shù)為:5次連續(xù)淋洗實驗，分析每一次淋洗對重金屬的去除 率。
[0010] 所述淋洗液在淋洗試驗后的濁度小于3,低于生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)。 [0011]所述淋洗后土壤仍能夠保持一定的肥力，植物發(fā)芽率在60%以上。
[0012]本發(fā)明的EDTA鈣鹽是EDTA的金屬鹽螯合物，其絡(luò)合重金屬的原理與EDTA-致，只 是羧基上的H+被Ca2+所取代。EDTA鈣鹽淋洗土壤中重金屬的機理為：它會形成環(huán)狀的結(jié)構(gòu)， 并且能緊緊地把重金屬離子包圍在四周，從而使重金屬離子釋放出來。EDTA與4種重金屬形 成的絡(luò)合物的穩(wěn)定性遠(yuǎn)比與Ca絡(luò)合時要高。絡(luò)合平衡常數(shù)分別為：Iogk:Ca 10.2，Pb 19.8， Zn 18.3，Cd 18.2，Cu 20.5。由此推斷，Ca2+并不會給EDTA對重金屬的萃取效果帶來影響。此 外，由于Ca2+的絮凝作用，Ca-EDTA淋洗液具有更好的沉降性，更容易實驗的后續(xù)處理。并且 由于濁度較低，為今后在大型試驗中進行提供便利，減少一定的處理時間與成本。
[0013] 本發(fā)明的有益效果是： 本發(fā)明所用EDTA鈣鹽對重金屬土壤中Cu、Zn、Pb、Cd都具有一定的淋洗效果，對不同重 金屬的去除率表現(xiàn)為:Cd>Pb>Cu>Zn。在短時間內(nèi)（2h)用較低的濃度(2.5 mmol/1)、固液 比為1:5、連續(xù)淋洗三次就能達到很好的去除效果，大大降低了修復(fù)成本和時間。淋洗后得 到的淋洗液也較清澈(濁度〈3)，完全達到了生活應(yīng)用水的標(biāo)準(zhǔn)，減小了后續(xù)處理的難度。同 時，淋洗后土壤能夠保持一定的肥力，有利于土壤肥力的恢復(fù)，可以人為施用有機肥對土壤 進行植物的栽種，不影響土地的再利用。
[0014]
【具體實施方式】
[0015] 下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上 述主題的范圍僅限于下述實施列。
[0016]實例一:試驗所用的土壤取自湖南郴州官溪鎮(zhèn)礦區(qū)下游農(nóng)田。其基本理化性質(zhì)如 表1: 表1 土壤的基本理化性質(zhì)與重金屬本底值 Table 2-3 Physical-chemical properties and background values of the heavy metals in soil
具體作法為： (I)Ca-EDTA淋洗劑最佳濃度測定:取5.00 g過20目篩土樣加入摩爾濃度為2.5 mmol/ L、5 mmol/L、10 mmol/L、20 mmol/L的4個不同濃度梯度的溶液中，所得樣品置于振蕩器上 以150 r/min恒溫(25°C)振蕩2h，所得樣品以4000 r/min離心15min，取上清液測定其中重 金屬Pb、Zn、Cu、CcUAs的含量。
[0017] 數(shù)據(jù)表明，隨著Ca-EDTA濃度的增加 Cu的去除率表現(xiàn)出先減少后增加的變化趨勢， 當(dāng)Ca-EDTA濃度為20 mmol/L時達到最大去除率16.63%。對Zn而言，隨著濃度的增加，Zn的去 除率表現(xiàn)出逐漸下降的趨勢，在Ca-EDTA濃度為2.5