土壤污染化学修复.ppt

第9章 化学修复技术 引言 化学修复是利用加入到土壤中的化学修复剂与污染物发生一定的化学反应，使污染物被降解和毒性被去除或降低的修复技术 主要方法 化学淋洗技术 化学固定技术 溶剂浸提技术 化学氧化修复技术 化学还原与还原脱氯修复技术 土壤性能改良技术 一 化学淋洗技术 化学淋洗技术（soil leaching and flushing/washing）是指借助能促进土壤环境中污染物溶解或迁移作用的溶剂，通过水力压头推动清洗液，将其注入到被污染土层中，然后把包含有污染物的液体从土层中抽提出来，进行分离和污水处理技术。 在操作上又分为原位化学淋洗和异位化学清洗技术。原位化学淋洗时，淋洗液用量以到达植物根部以下而不到地下水为宜，以免污染地下水。 为提高淋洗液的洗脱效率，需要在淋洗液中加入一些能增大污染物水溶性和迁移性的化学助剂。通常选择价格低廉、可生物降解、不易造成土壤污染的化学物质. 化学淋洗技术的关键步骤 淋洗剂的筛选 土壤因素影响分析 淋洗条件的优化(淋洗时间、水土比、淋洗液组合等） 淋洗剂的筛选 无机淋洗剂 酸、碱、盐等无机化合物相对其它淋洗剂具有成本较低,效果好,作用速度快等优点。 其作用机制主要是通过酸解、络合或离子交换作用来破坏土壤表面官能团与重金属形成的络合物,从而将重金属交换解吸下来,进而从土壤溶液中溶出。 Tampouris等通过土柱实验,研究了以HCl + CaCl2 溶液作为淋洗剂去除污染土壤中的重金属。结果表明,该淋洗剂对Pb 的去除率为94 % ,对Zn 的去除率为78 % ,对Cd 的去除率为70 % ,证明HCl 和CaCl2 溶液配合使用对修复重金属污染土壤是非常有效的。Alam 等通过批处理实验研究了磷酸盐对土壤中砷的去除率,表明磷酸盐对铁铝结合态的砷有较高的去除率,去除率可以达到40 %以上,而对于残余态的砷无明显效果。 酸淋洗剂一般对重金属的去除效果好,但其使用带来的负面影响也是相当严重。 由于土壤中重金属的溶解主要受pH值控制,被酸化土壤的pH 值只有达到一定程度,通常pH 3 或4 时,大部分重金属才以离子形态存在,但过高的酸度会严重地破坏土壤的理化性质,使大量土壤养分淋失,并严重破坏土壤微团聚体结构 其自身的性质使其无法再利用 同时在淋洗过程中还会产生大量废液,增加后处理成本。 人工螯合剂 常用的螯合剂大致可分为人工螯合剂和天然螯合剂两类。 人工螯合剂包括: 乙二胺四乙酸( EDTA) 、羟乙基替乙二胺三乙酸(HEDTA) 、二乙基三乙酸(NTA) 、乙二醇双四乙酸( EGTA) 、乙二胺二乙酸( EDDHA) 、环已烷二胺四乙酸(CDTA) 等。 天然有机螯合剂包括:柠檬酸、苹果酸、丙二酸、乙酸组氨酸以及其他类型天然有机物质等。 螯合剂的作用机理就是首先通过螯合作用,将吸附在土壤颗粒及胶体表面重金属离子解络下来然后在利用自身强的螯合作用和重金属离子形成强的螯合体,从土壤中分离出来。如EDTA 等人工合成的有机螯合剂能在很宽的pH 范围内与大部分金属特别是过渡金属形成稳定的复合物,不仅能解吸被土壤吸附的金属,也能溶解不溶性的金属化合物,现以证明EDTA 是有效的螯合提取剂。 表面活性剂 在淋洗液中添加表面活性剂能提高对有机物污染土壤的处理效果 表面活性剂作为重金属的去除试剂是近几年才发展起来的新技术。近年来发现一些表面活性剂对重金属也有很好的洗脱效果。 同时,在有重金属存在的情况下，表面活性剂本身在土壤中的吸附较弱。因此，表面活性剂已被用作去除重金属的助剂。 化学淋洗对污染土壤的修复因土壤类型不同而略有差别。 对于砂质壤土,由于其粘性较差,不易强烈吸附污染物,一般只需初步淋洗即可。但是对于粘性较强的壤土和粘土,由于容易吸附污染物,在进行初步淋洗之后,还必须进一步修复处理。 淋洗法的除污染物效果与土壤中有机质的含量、pH值、清洗剂与金属的浓度比、土壤性质、泥浆稠度等有关。 如在沙质黏土中，含低浓度有机物时，焦磷酸钠比EDTA对铅有更好的提取效果;当有机物浓度提高时则相反。如对Cr污染的土壤，酸溶液效果较好，而对于Zn, Pb等重金属污染的土壤，碱溶液是好的冲洗助剂。同时必须考虑土壤基质，如在酸性EDTA淋洗液处理石灰质土壤时，碳酸钙质土壤同时被溶解，大多数的EDTA被消耗。 淋洗法/淋洗-提取法具有方法简便、成本低、处理量大、见效快等优点，适用于大面积、重度污染的治理。特别适用于轻质土、和砂质土，但对渗透系数很低的土壤效果不好。 影响化学淋洗的主要因素 土壤质地 如不同质地的土壤对重金属的结合力大小不同，一般地粘土比砂土对重金属离子有更强的结合力，使得结合在土壤颗粒上的重金属难于解吸下来，从而影响重金属