[发明专利]去除铬污染土壤中六价铬的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于清除土壤中六价铬污染的方法，属于化学和环境治理领域。

背景技术

在过去的几十年里，随着工业的不断发展，土壤的污染也日益严重，其中重金属铬的污染备受关注，六价铬是主要的环境污染毒素，具有强氧化性，能引发皮肤、肠道溃疡，甚至诱发癌变。作为重金属离子之一，由于无法被微生物降解导致其长期在土壤中积累，并能被生物富集，最终导致其通过食物链严重危害人体健康。因而，重金属污染土壤的修复显得极为重要，如何去除土壤中的六价铬污染一直是国内外环境化学领域研究的前言和热点。

对于重金属污染的土壤，现有的主要修复方法包括物理化学技术和植物修复技术，根据其作用过程和机理，物理化学技术主要包括化学固化、土壤淋洗和电动修复；植物修复技术包括植物稳定、植物挥发和植物提取。但针对土壤中六价铬的处理国内外报道较少。

专利CN102500612A利用Na₂EDTA溶液淋洗重金属污染土壤，有效去除土壤中有效态镉和铅；专利CN102247980A采用柠檬酸和软锰矿混合物作为铬污染土壤的淋洗剂，柠檬酸和软锰矿的重量百分比分别为95-99％和1-5％；CN103521513A采用还原剂铁粉或焦亚硫酸钠将六价铬还原为三价铬，但该方法的问题在于尽管最后可通过固体碱使三价铬沉降，但是该方法需要采用特定设计的设备，并且依旧无法实现金属铬从固相土壤中转移到液相中分离；同样的，CN102228901A也是利用二价铁盐溶液加入铬污染土壤中将六价铬还原为三价铬，再将石灰溶液注入土壤中将三价铬转化为氢氧化铬沉淀，这种方法的问题依旧是铬仍然停留在土壤中，无法有效去除二次污染。

更重要的是，申请人仔细研究了现有技术中的还原沉淀法用来去除土壤中六价铬污染的效果，发现由于用量和试剂加入顺序的问题，其并不能将土壤中的六价铬的含量降低至可接受的水平。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明公开了一种去除铬污染土壤中六价铬的方法，通过具体的用量和操作步骤的改进，能够“一步法工艺”处理铬污染土壤，土壤中六价铬去除率可达到99％的水平，处理后土壤中残留六价铬不高于50mg/kg。

为实现上述目的，本发明是通过下述技术方案实现的：

去除铬污染土壤中六价铬的方法，包括下述步骤：将土壤加入水中水洗，搅拌加入亚铁盐使六价铬还原为三价铬，加入亚铁盐的同时加入碱性调节剂使三价铬形成氢氧化铬沉淀；其中土壤、水、亚铁盐、碱性调节剂的重量比为100∶300-2400∶10-20∶1-5，搅拌反应时间为10-60mm。

与单独使用还原剂(如铁粉、亚硫酸钠)相比，本发明的方法不仅有效降低了液相中六价铬的浓度，而且防止了由土壤固相中的六价铬在溶入液相被硫酸亚铁还原为三价铬后导致的液相中三价铬浓度逐渐增高的问题；与先加入亚铁盐进行还原然后采用石灰石进行沉降等方法(CN103521513A、CN102228901A)相比，本发明的方法同时加入亚铁盐和碱性调节剂，能够同时降低液相和固相中六价铬的浓度；而已有的方案存在的一个重要缺陷就是尽管能降低液相中的六价铬浓度到低水平，但是无法将固相中的六价铬浓度降低到合理的水平。

申请人研究了各成分用量对清除效果的影响，优选的，土壤、水、亚铁盐、碱性调节剂的重量比为100∶300-600∶15-18∶2-3，搅拌反应时间为30-60min。

其中，上述的亚铁盐可以是各种水溶性的二价铁离子的金属盐，例如硫酸亚铁、硝酸亚铁等，优选为硫酸亚铁和/或七水硫酸亚铁；所用的碱性调节剂为具有氢氧根的无机盐或者溶于水形成具有氢氧根的无机盐的化合物，例如氢氧化钠、氢氧化钾、氨水等，优选的是氧化钙和/或氢氧化钙，也就是通常所说的生石灰与熟石灰。

考虑到上述原料通常的产品状态，亚铁盐采用七水硫酸亚铁，碱性调节剂采用生石灰。

在此基础上，为了在反应完成后尽快实现液固相分离，提高效率，本发明的方法进一步包括在土壤、水、亚铁盐、碱性调节剂反应形成的浆料中加入絮凝剂使氢氧化铬沉淀沉降的步骤。

通过加入絮凝剂可以明显加速固相的沉淀下降速度，有效缩短了液固相的分离时间。

本领域常见的絮凝剂均可用于本发明，优选的，所述絮凝剂为0.2％的聚丙烯酰胺絮凝剂，用量为相对于每100g的浆料，絮凝剂的用量为10-20ml。

为了更好的改善去除率，本发明的方法还包括重复去除铬污染土壤中六价铬操作的步骤，即将每次反应完之后的液相循环用作下一次去除操作，不足的用水作为补偿。