一种利用纳米零价铁与柠檬酸联合淋洗去除重金属污染土壤中铅的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用纳米零价铁与柠檬酸联合淋洗去除重金属污染土壤中铅的方法。该方法是向柠檬酸溶液中加入纳米零价铁，制成纳米零价铁-柠檬酸复合溶液，然后将此复合溶液加入到铅污染土壤中，于室温下振荡、淋洗、离心，然后滤膜，收集滤液。本发明淋洗液配制简单、可操作性强、淋洗效果显著，对铅的淋洗率达到83.08%；淋洗后的土壤中铅含量符合土壤环境质量标准，淋洗液中的铅可通过化学方法沉淀、生物吸附等方法回收，淋洗液达到排放标准，不会对环境造成二次污染。
【专利说明】一种利用纳米零价铁与柠檬酸联合淋洗去除重金属污染土壤中铅的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及环境中重金属污染土壤修复【技术领域】，尤其涉及的是一种利用纳米零价铁与柠檬酸联合淋洗去除重金属污染土壤中铅的方法。
【背景技术】
[0002]近年来，土壤重金属污染问题已日益成为危害人类生命健康的主要问题之一。采矿业、冶炼业、电镀业、农业中肥料和农药的过量施用等是造成土壤重金属污染的主要源头，特别是近年来电子垃圾的不规范化处理是导致铅污染的主要原因。土壤重金属污染可导致土壤肥力下降，农产品产量和品质降低，并最终威胁到生态系统的平衡和人类健康。据报道，我国目前已有约20%的土壤受到不同程度的重金属污染。
[0003]土壤重金属污染防治修复技术主要包括物理、化学和生物修复技术。生物修复技术具有能将污染物彻底降解、修复费用低廉等特点而被认为是有效的修复手段。但是生物修复需要依赖特定生物媒介，其修复周期长和对高污染高毒性污染物的修复效果不理想等限制了其在实际中的应用。
[0004]土壤淋洗属于重金属化学修复技术，其淋洗机制为淋洗液与土壤中的污染物相结合，并通过一系列的螯合、络合及溶解作用，以实现污染物从土壤中移除。土壤淋洗修复技术可以快速去除土壤中的重金属等污染物且其可用于大面积、高污染的土壤，修复也不受时间、季节等因素的限制。土壤淋洗修复技术的关键是选择一种高效无污染易降解的淋洗齐U。目前的研究中使用较多的淋洗剂有无机淋洗剂(HCl、HN03、CaCl2、NaCl等)、表面活性剂(茶皂素、鼠李糖脂等)、人工合成螯合剂(EDTA、NTA、EDDS、DTPA等)及有机酸(草酸、酒石酸等)等。虽然上述的淋洗剂对重金属都具有较高的淋洗率，但都存在于土壤中残留时间过长而导致二次污染等问题限制了其在实际修复中的运用。
[0005]因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术在修复重金属铅污染土壤中存在的问题，提供了一种利用纳米零价铁与柠檬酸联合淋洗去除重金属污染土壤中铅的方法。
[0007]本发明的技术方案如下:
[0008]一种利用纳米零价铁与柠檬酸联合淋洗去除重金属污染土壤中铅的方法，是向柠檬酸溶液中加入纳米零价铁，制成纳米零价铁-柠檬酸复合溶液，然后将此复合溶液加入到铅污染土壤中，于室温下以170-180r/min速率振荡淋洗lh，然后以4000r/min速率离心15min,过0.45 μ m滤膜收集滤液，完成淋洗过程。
[0009]所述的方法，其柠檬酸为市售优级纯试剂，柠檬酸溶液浓度为0.25mol/L。
[0010]所述的方法，其纳米零价铁的粒径为20-50nm，其加入量为0.5-2.0g/100g 土壤。
[0011]所述的方法，其纳米零价铁-柠檬酸复合溶液与土壤液固比为10: lml/g。[0012]所述的方法，铅污染土壤为农田铅污染土壤或矿山铅污染土壤。
[0013]本发明中所用的纳米零价铁(Nanoscale zero valent iron,NZVI)具有极大的比表面积、强还原性等特点。而柠檬酸的加入一方面为淋洗过程提供酸性环境，另一方面通过与纳米零价铁复合增强对污染土壤中铅的去除。
[0014]与现有技术相比，本发明具有如下的优点:
[0015](I)本发明的淋洗过程操作简单、对铅污染土壤的淋洗效果明显。
[0016](2)本发明针对铅污染土壤，通过室内研究试验表明:2.0%纳米零价铁与
0.25mol/L的柠檬酸淋洗液联合作用对农田污染土壤铅的去除率达到83.08%，对矿山土壤铅的淋洗率液达到63.69%。与单一用柠檬酸作为淋洗液处理相比较，纳米零价铁增强了对重金属铅的淋洗率，提升幅度达39.11%。
[0017](3)本发明淋洗后的土壤中铅含量符合土壤环境质量标准，淋洗液中的铅可通过化学方法沉淀、生物吸附等方法回收，淋洗液达到排放标准，不会对环境造成二次污染。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为纳米零价铁(NZVI)联合柠檬酸(CA)去除农田污染土壤中铅的效率。
[0019]图2为纳米零价铁(NZVI)联合柠檬酸(CA)去除矿山污染土壤中铅的效率。
【具体实施方式】
[0020]以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
[0021]实施例1农田铅污染土壤的淋洗
[0022]农田铅污染土壤采自四川温江某污染农田，测得其铅含量为468.39mg/kg。向污染土壤中按液固比10:1 (ml/g)加入不同梯度的纳米零价铁-柠檬酸复合溶液，设置单独的柠檬酸和纳米零价铁淋洗为对照，在室温下以170-180r/min速率振荡淋洗lh，淋洗液以4000r/min速率离心15min，过0.45 μ m滤膜收集滤液并利用原子吸收分光光度仪测定淋洗液中Pb含量(如图1)。由图1可知，单独的柠檬酸或纳米零价铁淋洗去除农田污染土壤中的铅的效率都比较低；纳米零价铁的加入增强了柠檬酸对铅的淋洗去除，当纳米零价铁的投入量为2.0% (2.0g铁/IOOg 土壤)时，对铅的淋洗去除效果最好为83.08%。与单一的柠檬酸处理比较，纳米零价铁的加入提升铅淋洗幅度最优达39.11%。
[0023]实施例2矿山铅污染土壤的淋洗
[0024]矿山土壤采自四川汉源唐家铅锌矿区附近，经测定其铅含量为563.73mg/kg。向污染土壤中按液固比10:1 (ml/g)加入不同梯度的纳米零价铁-柠檬酸复合溶液，设置单独的柠檬酸和纳米零价铁淋洗为对照，在室温下以170-180r/min速率振荡淋洗lh，淋洗液以4000r/min速率离心15min，过0.45 μ m滤膜收集滤液并利用原子吸收分光光度仪测定淋洗液中Pb含量(如图2)。由图2可知，单独的柠檬酸或者纳米零价铁淋洗去除矿山土壤中的铅的效率都较低；纳米零价铁的加入增强了柠檬酸对铅的淋洗去除，当纳米零价铁的投入量为2.0% (2.0g铁/IOOg 土壤)时，对铅的淋洗去除效果最好为64.22%。与单一的柠檬酸处理比较，纳米零价铁的加入提升铅淋洗幅度最优达32.06%。
[0025]综上所述，纳米零价铁联合柠檬酸淋洗去除污染土壤中铅具有突出的作用。考虑到成本因素以及淋洗后的土壤铅含量须符合土壤环境质量标准，推荐纳米零价铁的投入量为 0.5-2.0%。
[0026]应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种利用纳米零价铁与柠檬酸联合淋洗去除重金属污染土壤中铅的方法，其特征是，向柠檬酸溶液中加入纳米零价铁，制成纳米零价铁-柠檬酸复合溶液，然后将此复合溶液加入到铅污染土壤中，于室温下以170-180r/min速率振荡淋洗lh，然后以4000r/min速率离心15min，过0.45 μ m滤膜收集滤液，完成淋洗过程。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，柠檬酸为市售优级纯试剂，柠檬酸溶液浓度为 0.25mol/L。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，纳米零价铁的粒径为20-50nm，其加入量为0.5-2.0g/100g 土壤。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，纳米零价铁-柠檬酸复合溶液与土壤的液固比是 10: lml/g。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是，铅污染土壤为农田铅污染土壤或矿山铅污染土壤。
【文档编号】B09C1/02GK103599923SQ201310628861
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】张世熔, 王贵胤, 姚苹, 徐小逊, 李婷, 龚国淑, 蒲玉琳 申请人:四川农业大学, 张世熔