本發(fā)明涉及一種glda強化電動修復重金屬污染土壤的方法。適用于環(huán)境保護技術領域。

背景技術：

污染土壤修復是當前亟需發(fā)展的一門技術，因為土壤污染會導致十分嚴重的環(huán)境問題，影響人類健康和社會發(fā)展。重金屬在環(huán)境中無法降解且不會消失，可通過食物鏈進入到人體中，對人類具有致癌、致畸、致突變“三致”作用。根據(jù)2014年發(fā)布的全國土壤污染調查公報，全國土壤中重金屬的點位超標率達到19.4％，遠高于有機物污染土壤，因此重金屬污染土壤的修復是污染土壤修復的重大需求之一。

目前，針對重金屬污染土壤的修復主要包括客土法、固化/穩(wěn)定化、淋洗法、植物修復等，電動修復相對于這些修復技術具有快速、低成本、原位、重金屬總量去除的特點，特別適用于深重度、低滲透性污染土壤，是一種具有競爭力的重金屬污染土壤修復技術。在電動修復中為了提高土壤中重金屬的移動性，一般會向土壤中添加絡合劑來活化重金屬從而提高重金屬的去除效率。傳統(tǒng)的絡合劑，如edta(乙二胺四乙酸)、dtpa(二乙基三胺五乙酸)等難以在環(huán)境中降解，具有較高的二次污染風險(cn201510815235.0)，而生物可降解的絡合劑，如檸檬酸、edds(乙二胺二琥珀酸)等則分別存在絡合重金屬能力低、價格昂貴等缺點，很難在修復工程中應用。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是：針對上述存在的問題，提供一種glda強化電動修復重金屬污染土壤的方法，以增加重金屬的可移動性，提高重金屬的去除效率并減少環(huán)境風險。

本發(fā)明所采用的技術方案是：一種glda強化電動修復重金屬污染土壤的方法，其特征在于：采用glda作為絡合劑。

在污染土壤兩端設置陰/陽電極對；

在土壤表面或電極池投加glda溶液；

通以直流電場處理后，完成土壤修復。

控制陰陽電極ph為中性，在陽電極和陰電極分別設置陰離子膜和陽離子膜。

所述陰、陽電極之間的直流電壓梯度為5-150v/m。

所述glda的濃度為5-50mmol/l。

所述glda為谷氨酸二乙酸四鈉鹽。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用glda作為絡合劑，顯著增加重金屬的可移動性，提高重金屬的去除效率，減少對土壤性質的影響，并降低電動修復能耗。

附圖說明

圖1為不同生物可降解絡合劑電動處理后土壤重金屬含量的變化圖。

圖2不同濃度glda電動處理后土壤重金屬含量的變化圖。

圖3為不同ph控制方式對glda強化電動處理后土壤ph和ec的變化圖。

圖4為不同ph控制方式對glda強化電動處理后土壤重金屬含量的變化圖。

具體實施方式

本實施例為一種glda強化電動修復重金屬污染土壤的方法，在污染土壤兩端設置陰/陽電極對(電極材質為石墨、鐵、鈦、不銹鋼或合金)，在土壤表面或電極池投加作為絡合劑的glda溶液，根據(jù)需要控制整個體系的ph值，通以直流電場處理后即可完成土壤修復。

本例中ph的控制方式包括陰陽極控制ph為中性，以及在陽極和陰極同步設置陰離子膜和陽離子膜。glda為谷氨酸二乙酸四鈉鹽；glda的濃度為7.1-71mmol/kg；陰、陽電極之間的直流電壓梯度為5-150v/m。

本實施例采用專利號為201120524796.2的試驗裝置開展重金屬污染土壤的強化電動修復研究：

1、不同生物可降解螯合試劑強化電動修復重金屬污染土壤

試驗設計見表1，采用三種螯合劑(la(乳酸)、ca(檸檬酸)和glda)，加入的量均為5mmol，配制到50ml溶液中(濃度為0.1mol/l)，投加方式為表面投加，每個土柱裝土700g(glda投加濃度為7.1mmol/kg)，施加電壓梯度為1v/cm，處理時間為8d。

表1.不同生物可降解絡合劑強化電動修復重金屬污染土壤試驗設計

圖1是電動修復后土壤cu和ni的含量變化。不同處理t1～t4對土壤cu的去除率分別為4.2％、9.5％、10.5％和11.1％。t3和t4處理中兩端土壤的cu含量明顯下降，而s2截面的cu含量則明顯升高，顯示出明顯的集聚現(xiàn)象，這在螯合強化電動修復重金屬污染土壤時常會出現(xiàn)這種情況，主要是因為部分重金屬螯合物移動到陽極池后會發(fā)生分解導致重金屬重新移入到土壤中。不同處理對土壤ni的去除規(guī)律比較一致，均從陽極到陰極土壤ni含量逐漸升高，去除率分別為2.6％(t1)、5.7％(t2)、6.1％(t3)和6.9％(t4)。

綜合比較不同處理，glda對重金屬的去除率要高于其他處理，la其次，這與提取試驗中不同螯合劑對不同重金屬的提取能力結果是一致的。從土壤重金屬總量的去除率來看，總體來說重金屬的去除率均不高，這可能與螯合劑的用量偏低以及土壤重金屬的形態(tài)有關。一般而言，這種實際污染土壤中活性的重金屬形態(tài)占比較小，大量與土壤結合的重金屬形態(tài)(鐵錳結合態(tài)、有機結合態(tài)和殘渣態(tài)等)不容易發(fā)生活化和移動。

2、不同濃度glda強化電動修復重金屬污染土壤

試驗設計見表2。選用glda為螯合劑，加入的量均為5、20和50mmol，配制到50ml溶液中，投加方式為表面投加，每個土柱均為700g(glda投加濃度分別為7.1，28.4和71mmol/kg)，施加電壓梯度為1v/cm，處理時間為8d。

表2.不同濃度glda強化電動修復重金屬污染土壤試驗設計

圖2是電動修復后土壤cu、ni、cr和六價鉻的含量變化。不同處理t5～t7對土壤cu的去除率分別為11.1％、15.8％和15.2％，中高濃度的glda(t6和t7)對cu的去除率要高于低濃度的glda(t5)。土壤s2截面的cu有明顯的集聚現(xiàn)象，當glda濃度較高時則集聚現(xiàn)象不明顯，可能是因為glda的量要遠高于土壤重金屬的量，陽極分解重金屬螯合物產生的重金屬又重新被螯合不易再遷移進土體。不同處理對土壤ni的去除率分別為6.9％(t5)、22.1％(t6)和18.2％(t7)，其中中等濃度的glda對ni的去除率最高。綜合比較不同處理，中等濃度28.4mmol/kg的glda用于電動修復處理較為合適。

3、不同ph控制方式強化glda絡合電動修復壤重金屬污染土壤

試驗設計見表3。以陰極控制ph為4，不投加螯合劑為對照(t8)，以glda為螯合劑，分為陰陽極控制ph6處理(t9)和兩極設置離子膜、陰陽極溶液混合處理(t10)，加入的量為5mmol，投加方式為表面投加，每個土柱均為700g(glda投加濃度為7.1mmol/kg)，施加電壓梯度為1v/cm，處理時間為8d。

表3.不同ph控制方式對glda強化電動修復重金屬污染土壤試驗設計

圖3是電動處理后土壤ph和ec的變化。t8處理控制陰極ph為4，使整個土柱呈現(xiàn)酸性，且從陽極到陰極逐漸升高，最低ph為2.11，出現(xiàn)在s1截面。t9和t10處理的土壤ph基本為中性，表明t9和t10的ph控制方式較好，也有利于減緩電動修復對土壤ph的不利影響。土壤ec的數(shù)據(jù)顯示t8處理的土壤ec值最高，這與控制陰極ph加入大量的酸有關。t9處理的土壤ec和土壤原始ec值接近，表明該處理對土壤ec的影響較小。t10處理的土壤ec高于土壤原始ec值，但要明顯小于t9處理，也是一種對土壤ec影響較小的處理。

圖4是電動修復后土壤cu、ni、cr和六價鉻的含量變化。t8處理雖然顯著降低了s1～s3截面的土壤cu含量，但大量的cu積累在了s4和s5截面，總的去除率僅0.4％，表明cu并未移出土體，這可能與8d的處理時間較短有關。t9和t10的總cu去除率分別為12.9％和20.1％，且各截面總cu的分布相對接近。不同處理對土壤總ni的去除規(guī)律與cu相似，去除率分別為-0.9％(t8)、24.8％(t9)和27.7％(t10)。t8處理中雖然s1～s4截面土壤的總ni顯著下降，但大量的ni集聚在s5截面，并未移出土壤，這與本研究中的處理時間偏短有關。從表4的電能消耗來看，離子膜處理的電能消耗和單位去除率能耗均優(yōu)于其他處理。綜合比較不同處理，離子膜強化glda電動修復處理是一種較為合適的電動修復處理措施。

技術特征：

1.一種glda強化電動修復重金屬污染土壤的方法，其特征在于：采用glda作為絡合劑。

2.根據(jù)權利要求1所述的glda強化電動修復重金屬污染土壤的方法，其特征在于：

在污染土壤兩端設置陰/陽電極對；

在土壤表面或電極池投加glda溶液；

通以直流電場處理后，完成土壤修復。

3.根據(jù)權利要求2所述的glda強化電動修復重金屬污染土壤的方法，其特征在于：控制陰陽電極ph為中性，在陽電極和陰電極分別設置陰離子膜和陽離子膜。

4.根據(jù)權利要求2所述的glda強化電動修復重金屬污染土壤的方法，其特征在于：所述陰、陽電極之間的直流電壓梯度為5-150v/m。

5.根據(jù)權利要求1或2所述的glda強化電動修復重金屬污染土壤的方法，其特征在于：所述glda的濃度為7.1-71mmol/kg。

6.根據(jù)權利要求1或2所述的glda強化電動修復重金屬污染土壤的方法，其特征在于：所述glda為谷氨酸二乙酸四鈉鹽。

技術總結

本發(fā)明涉及一種GLDA強化電動修復重金屬污染土壤的方法。本發(fā)明的目的是提供一種GLDA強化電動修復重金屬污染土壤的方法，以增加重金屬的可移動性，提高重金屬的去除效率并減少環(huán)境風險。本發(fā)明的技術方案是：一種GLDA強化電動修復重金屬污染土壤的方法，其特征在于：采用GLDA作為絡合劑。本發(fā)明適用于環(huán)境保護技術領域。

技術研發(fā)人員：楊曉娟;倉龍;吉喬偉;解繼業(yè);周明珠;王霞;周東美

受保護的技術使用者：中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司;中國科學院南京土壤研究所

技術研發(fā)日：2020.08.11

技術公布日：2020.12.11