一種土壤重金屬元素汞有效態(tài)的提取劑及其制備方法和應(yīng)用
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種土壤重金屬元素汞有效態(tài)的提取劑，是一種水溶液，其中巰基丁二酸的體積濃度為10?50mL/L，鹽酸羥胺摩爾濃度為0.3?1.0mol/L，乙酸和乙酸鈉的摩爾濃度為0.02?0.2mol/L。本發(fā)明所公開(kāi)的提取劑能夠有效提取土壤中的有效態(tài)汞，對(duì)各種土壤具有良好的適用性；同時(shí)制備簡(jiǎn)單，操作方便。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種土壤重金屬元素汞有效態(tài)的提取劑及其制備方法和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種能夠提取土壤中汞元素有效態(tài)的提取劑及其制備方法和應(yīng)用，屬于土壤科學(xué)、土壤化學(xué)和環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)的發(fā)展，汞的用途越來(lái)越多，汞的產(chǎn)量劇增，從而使大量的汞進(jìn)入環(huán)境。目前全世界每年開(kāi)采利用的汞量約為I萬(wàn)噸以上，其中大多部分成為三廢進(jìn)入環(huán)境。采金工業(yè)中，用汞提金是簡(jiǎn)單廉價(jià)的工藝，但也造成了大量的汞污染環(huán)境。我國(guó)是燃煤大國(guó)，煤中的汞使大氣中汞濃度大大增加，發(fā)電廠附近的土壤、水體中汞的含量也隨之增高。在日常生活中，大量廢棄日光燈和電池中的汞也污染環(huán)境。
[0003]為了衡量土壤受污染的程度，如何準(zhǔn)確確定土壤中重金屬的含量是非常重要的。目前，對(duì)于土壤重金屬污染評(píng)價(jià)主要基于單因子指數(shù)法或綜合指數(shù)法，這種評(píng)價(jià)方法是以土壤中的重金屬元素總量為指標(biāo)，并未考慮其在不同類(lèi)型土壤中的毒性差異，也未考慮重金屬元素在土壤中的賦存形態(tài)，因此已有的方法只能反應(yīng)土壤中的總重金屬含量的超標(biāo)情況。
[0004]已有的研究已經(jīng)證實(shí)，真正造成土壤污染的是可提取態(tài)的重金屬，可提取態(tài)的重金屬的存在導(dǎo)致了重金屬污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。土壤中的重金屬有效態(tài)直接影響到重金屬的生物有效性、毒性、迀移以及在自然界的循環(huán)。由于研究重金屬的有效態(tài)可以提供更為詳細(xì)的重金屬元素生物可利用性和潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)信息，因此本領(lǐng)域近年來(lái)已經(jīng)致力于研究如何準(zhǔn)確、有效的提取出重金屬的有效態(tài)。常見(jiàn)的提取方法包括單級(jí)提取和多級(jí)提取。單級(jí)提取方法所用的重金屬的有效態(tài)提取劑包括水、IN NaCU0.1N HC1、EDTA、EDTA_TEA、DTPA等。多級(jí)連續(xù)提取方法主要有Tessier法、Maiz法和BCR法等。多級(jí)提取法盡管解決了單級(jí)提取法提取效果差的問(wèn)題，但是多級(jí)提取法步驟繁瑣，而且針對(duì)不同類(lèi)型的有效態(tài)進(jìn)行分級(jí)提取使得結(jié)果的重復(fù)性不高，無(wú)法推廣應(yīng)用。
[0005]對(duì)汞而言，其通常在土壤中被緊密固定住，因而一般常用的酸或鹽的提交劑提取效果往往較差，同時(shí)還受到提取液PH的影響，導(dǎo)致提取效果差異較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]
【申請(qǐng)人】多年來(lái)從事土壤重金屬污染的治理研究工作，在大量的研究和實(shí)驗(yàn)中欣喜地發(fā)明了一種提取劑，通過(guò)組成改進(jìn)提高了對(duì)土壤中汞的吸附能力，改善了對(duì)土壤有效態(tài)汞的提取效果，所得提取效果具有良好的重現(xiàn)性，同時(shí)所述提取劑制備和使用簡(jiǎn)單，應(yīng)用成本低。
[0007]具體的說(shuō)，本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]—種土壤重金屬元素汞有效態(tài)的提取劑，是一種水溶液，其中巰基丁二酸的體積濃度為10-50111171^鹽酸輕胺摩爾濃度為0.3-1.01]101/1，乙酸和乙酸鈉的摩爾濃度為0.02-0.2mol/L0
[0009]在上述的提取劑中，使用巰基丁二酸依靠巰基與汞離子有很強(qiáng)的結(jié)合能力，同時(shí)，鹽酸羥胺通過(guò)配位結(jié)合方式與其余形態(tài)汞結(jié)合;此外，通過(guò)乙酸和乙酸鈉緩沖體系平衡土壤在提取劑中的酸堿性，防止土壤有效態(tài)汞被土樣再次吸附。
[0010]
【申請(qǐng)人】深入研究了提取劑中各成分的濃度對(duì)提取效果的影響，如下濃度是優(yōu)選的:巰基丁二酸的體積濃度為10-12mL/L，鹽酸羥胺摩爾濃度為0.3_1.0mo 1/L，乙酸和乙酸鈉的摩爾濃度為0.02-0.2mol/L。
[0011]在上述中，乙酸和乙酸鈉的單獨(dú)用量并不受到特別限制，通常二者的用量搭配使得乙酸和乙酸鈉緩沖體系的pH在pH3.6-4.0范圍為優(yōu)選的。
[0012]通過(guò)優(yōu)化含有重金屬汞的土樣的pH環(huán)境，能夠更好的改善巰基丁二酸和鹽酸羥胺對(duì)汞的配位結(jié)合效應(yīng)，同時(shí)PH的調(diào)整又必須抑制土壤有效態(tài)汞被土樣二次吸附，
【申請(qǐng)人】的研究顯示，如下pH是最優(yōu)選的:pH為3.6±0.1。
[0013]本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，具有多種方式可以用于調(diào)節(jié)溶液的PH，例如氫氧化鈉、鹽酸等溶液，常見(jiàn)的用作酸堿調(diào)節(jié)劑的0.lmol/L HCl、NaOH溶液等。
[0014]
【申請(qǐng)人】進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)顯示，本發(fā)明的提取劑用來(lái)提取土壤中的重金屬汞，具有良好的提取效果。
[0015]在上述基礎(chǔ)上，
【申請(qǐng)人】公開(kāi)了本發(fā)明提取劑的制備方法。根據(jù)所公開(kāi)的提取劑組成，可以通過(guò)多種方式制備獲得本發(fā)明的產(chǎn)品，包括但不限于如下兩種制備方法:
[0016]I)將硫代乙醇酸配制為體積濃度為10-50mL/L的巰基丁二酸溶液，將鹽酸羥胺配制為摩爾濃度為0.3-1.0mol/L，將乙酸和乙酸鈉配制為摩爾濃度為0.02-0.2mol/L，pH3.6-4.0的乙酸和乙酸鈉緩沖溶液;將上述溶液混合均勻至所需濃度。
[0017]2)向水中，加入巰基丁二酸、鹽酸羥胺，乙酸和乙酸鈉至所需濃度，攪拌混勻使其充分溶解。
[0018]如上述的，上述制備方法還包括向提取劑溶液中加入酸堿性調(diào)節(jié)劑使溶液的pH到3.6±0.1的步驟。
[0019]上述所稱(chēng)的提取劑，優(yōu)選0.lmol/L HCl、NaOH溶液等。
[0020]由于本發(fā)明的提取劑對(duì)土壤中的汞有效態(tài)提取具有理想的提取效果，因此本發(fā)明還公開(kāi)了所述提取劑在土壤中汞有效態(tài)提取中的應(yīng)用，具體的應(yīng)用方法為將待測(cè)土壤樣品加入到提取劑中，在超聲振蕩儀中進(jìn)行一次混合;然后在恒溫振蕩儀中進(jìn)行二次混合;所得混合物采用分析級(jí)濾紙過(guò)濾，收集濾液作為檢測(cè)樣品。
[0021]通過(guò)上述的二級(jí)混合提取過(guò)程，最大化的實(shí)現(xiàn)了可提取的重金屬汞進(jìn)入提取劑中與巰基丁二酸和鹽酸羥胺結(jié)合，并且降低了其它重金屬成分的干擾，保證了提取效果的一致性。
[0022]在上述應(yīng)用中，待測(cè)土壤樣品與提取劑的體積用量比為1:20-30。
[0023]在上述應(yīng)用中，恒溫振蕩儀的參數(shù)設(shè)置為25土1°C，振速250r/min，振蕩lh。
[0024]在上述應(yīng)用中，超聲震蕩混合的時(shí)間可根據(jù)需要調(diào)整，通常在5min左右即可滿足提取需要。
[0025]
【申請(qǐng)人】進(jìn)行的大量研究表明，本發(fā)明所公開(kāi)的技術(shù)方案，通過(guò)對(duì)提取劑的組成改進(jìn)和提取過(guò)程的優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)了土壤中有效態(tài)汞的充分提取，保證了良好的提取效率和提取結(jié)果的高重現(xiàn)性。
【具體實(shí)施方式】
[0026]在下述實(shí)施例中，
【申請(qǐng)人】提供了本發(fā)明提取劑的若干制備方法和應(yīng)用實(shí)施，這僅僅是示意性的，并不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成特殊限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員在理解和掌握本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神的基礎(chǔ)上所進(jìn)行的更改、替換、改變依舊屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0027]實(shí)施例1:提取劑的制備
[0028]配制2%巰基丁二酸溶液(體積)，0.5mol/L鹽酸羥胺溶液，0.0lmol/L pH=3.6的乙酸和乙酸鈉緩沖溶液，0.lmol/L HCl、NaOH溶液。
[0029]上述的巰基丁二酸、乙酸和乙酸鈉緩沖溶液混合，向其中加入HCl、NaOH溶液微調(diào)溶液PH值，使溶液pH值為3.6 ±0.1，充分混勻后儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?br>[0030]實(shí)施例2
[0031]配制2.5 %巰基丁二酸溶液(體積)，0.6mo 1/L鹽酸羥胺溶液，0.02mol/LpH=4.0的乙酸和乙酸鈉緩沖溶液，0.lmol/L HCl、NaOH溶液。
[0032]上述的巰基丁二酸、乙酸和乙酸鈉緩沖溶液混合，向其中加入HCl、NaOH溶液微調(diào)溶液PH值，使溶液pH值為3.6 ±0.1，充分混勻后儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?br>[0033]實(shí)施例3
[0034]用容量瓶準(zhǔn)確量取800ml去離子水，加入100ml塑料器皿中，量取巰基丁二酸25.0ml，攪拌均勾后，再加入20.8g鹽酸輕胺，充分混合;然后加入1.82g乙酸和2.4g乙酸鈉，充分?jǐn)嚢杌靹?，最后采用分析純?.lmol/L此1、他0!1調(diào)節(jié)溶液?!1值為3.6±0.1，去離子水定容至1000ml后，貯存于塑料器皿中備用。
[0035]實(shí)施例4
[0036]用容量瓶準(zhǔn)確量取800ml去離子水，加入1000ml塑料器皿中，量取巰基丁二酸35.0ml，攪拌均勾后，再加入28g鹽酸輕胺，充分混合;然后加入1.80g乙酸和2.43g乙酸鈉，充分?jǐn)嚢杌靹颍詈蟛捎梅治黾兊?.lmol/L此1、他0!1調(diào)節(jié)溶液?!1值為3.6±0.1，去離子水定容至1000ml后，貯存于塑料器皿中備用。
[0037]為了檢驗(yàn)上述提取劑的效果，分別以實(shí)施例1、3兩種不同制備方法獲得的提取劑為例，進(jìn)行了下述實(shí)驗(yàn)。
[0038]實(shí)驗(yàn)一:土壤中汞有效態(tài)含量的測(cè)定
[0039]實(shí)驗(yàn)用土壤樣品:5g土樣中含有重金屬汞1.28mg，測(cè)量方法為風(fēng)干研磨100目的土樣，通過(guò)1 + 1王水加熱處理后，用原子熒光光譜法測(cè)定得到溶液中的汞含量，換算成土壤中有效態(tài)萊含量。
[0040]實(shí)驗(yàn)步驟:將5g風(fēng)干土樣于10ml三角瓶中，加入實(shí)施例1的60ml提取劑，置于超聲振蕩儀中，充分混合，5min后，置于恒溫振蕩儀中25 ± 1°C下，振速250r/min，振蕩Ih后立即采用分析級(jí)濾紙過(guò)濾，濾液收集到干燥的塑料瓶中，測(cè)量濾液中的汞含量。
[0041 ]經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，濾液中的汞含量濃度為19.2mg/l，折合汞含量為1.15mg，也就是說(shuō)提取率為89.8%。
[0042I同樣的上述5g風(fēng)干土樣于10ml三角瓶中，加入實(shí)施例3的60ml提取劑，置于超聲振蕩儀中，充分混合，5min后，置于恒溫振蕩儀中25 ± 1°C下，振速250r/min，振蕩Ih后立即采用分析級(jí)濾紙過(guò)濾，濾液收集到干燥的塑料瓶中，測(cè)量濾液中的汞含量。
[0043]經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，濾液中的汞含量濃度為19.8mg/l，折合汞含量為1.19mg，也就是說(shuō)提取率為92.8%。
[0044]實(shí)驗(yàn)二:土壤中汞含量的測(cè)定
[0045]實(shí)驗(yàn)用土壤樣品:5g土樣中含有重金屬汞1.09mg，測(cè)量方法為風(fēng)干研磨100目的土樣，通過(guò)1 + 1王水加熱處理后，用原子熒光光譜法測(cè)定得到溶液中的汞含量，換算成土壤中有效態(tài)萊含量。
[0046]實(shí)驗(yàn)步驟:將5g風(fēng)干土樣于10ml三角瓶中，加入實(shí)施例2的60ml提取劑，置于超聲振蕩儀中，充分混合，5min后，置于恒溫振蕩儀中25 ± 1°C下，振速250r/min，振蕩Ih后立即采用分析級(jí)濾紙過(guò)濾，濾液收集到干燥的塑料瓶中，測(cè)量濾液中的汞含量。
[0047]經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，濾液中的汞含量濃度為16.4mg/l，折合汞含量為0.98mg，也就是說(shuō)提取率為90.2%。
[0048]同樣的上述5g風(fēng)干土樣于10ml三角瓶中，加入實(shí)施例3的60ml提取劑，置于超聲振蕩儀中，充分混合，5min后，置于恒溫振蕩儀中25 ± 1°C下，振速250r/min，振蕩Ih后立即采用分析級(jí)濾紙過(guò)濾，濾液收集到干燥的塑料瓶中，測(cè)量濾液中的汞含量。
[0049]經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，濾液中的汞含量濃度為15.8mg/l，折合汞含量為0.95mg，也就是說(shuō)提取率為87.2%。
[0050]由上述可見(jiàn)，本發(fā)明的提取劑對(duì)土壤中不同含量的汞具有良好的適用性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種土壤重金屬元素汞有效態(tài)的提取劑，其特征在于為水溶液，其中巰基丁二酸的體積濃度為10-50mL/L，鹽酸輕胺摩爾濃度為0.3-1.0mol/L，乙酸和乙酸鈉的摩爾濃度為0.02-0.2mol/L02.根據(jù)權(quán)利要求1的提取劑，其特征在于巰基丁二酸的體積濃度為10-30mL/L，鹽酸羥胺摩爾濃度為0.3-0.8mol/L，乙酸和乙酸鈉的摩爾濃度為0.02-0.1lmol/L。3.根據(jù)權(quán)利要求3的提取劑，其特征在于pH為3.6± 0.1。4.權(quán)利要求1的提取劑的制備方法，其特征在于包括下述步驟:將巰基丁二酸配制為體積濃度為10_50mL/L的巰基丁二酸溶液，將鹽酸羥胺配制成摩爾濃度為0.3-1.0mol/L，將乙酸和乙酸鈉配制為摩爾濃度為0.02-0.2mol/L，pH3.6 ± 0.1的乙酸和乙酸鈉緩沖溶液;將上述溶液混合均勻至所需濃度。5.根據(jù)權(quán)利要求4的制備方法，其特征在于還包括向其中加入酸堿性調(diào)節(jié)劑使溶液的pH到3.6±0.1的步驟。6.根據(jù)權(quán)利要求4的提取劑的制備方法，其特征在于包括下述步驟:向水中加入巰基丁二酸、鹽酸羥胺、乙酸和乙酸鈉至所需濃度，攪拌混勻使其充分溶解。7.權(quán)利要求1的提取劑在土壤中汞有效態(tài)提取中的應(yīng)用，向待測(cè)土壤樣品加入提取劑，在超聲振蕩儀中進(jìn)行一次混合;然后置于恒溫振蕩儀中進(jìn)行二次混合;所得混合物采用分析級(jí)濾紙過(guò)濾，收集濾液作為檢測(cè)樣品。8.根據(jù)權(quán)利要求7的應(yīng)用，其特征在于待測(cè)土壤樣品與提取劑的體積用量比為1:20-30 ο9.根據(jù)權(quán)利要求7的應(yīng)用，其特征在于恒溫振蕩儀的參數(shù)設(shè)置為25±1°C，振速250r/min，振蕩 I.5h0
【文檔編號(hào)】G01N21/64GK106092712SQ201610399163
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月7日
【發(fā)明人】陸泗進(jìn)
【申請(qǐng)人】中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站