HPAA、MSA和SPP 3种可生物降解螯合剂对污染土壤中重金属的淋洗效率

【目的】土壤淋洗是快速去除污染土壤中重金属的实用修复技术之一,但成本低廉、高效且环境友好淋洗剂的研究报道仍然较少。【方法】采用振荡淋洗法研究了2-羟基膦酰基乙酸(HPAA)、巯基琥珀酸(MSA)和十水焦磷酸钠(SPP)3种生物易降解螯合剂在不同浓度、pH及时间下对两种污染土壤中重金属的淋洗效率。【结果】3种试剂对土壤Pb、Cd和Zn的去除率随浓度增加而逐渐提升(P0.05),且总体上HPAA和MSA的去除率优于SPP。在淋洗浓度为0.05 mol/L,p H值为4和时间为60 min条件下,HPAA对两种土壤Pb、Cd和Zn的去除率分别为3.69%～18.44%、21.74%～38.34%和19.17%～52.95%,而MSA相应是25.91%～39.86%、11.84%～17.03%和19.37%～38.25%。它们对重金属的去除率随淋洗液pH值的升高而呈现不同的变化趋势,随淋洗时间的延长呈准一级动力学和准二级动力学反应过程。因此,HPAA和MSA是可适用于去除复合污染土壤中Pb、Cd和Zn的两种淋洗剂。     

鼠李糖脂淋洗修复重金属污染土壤的工艺条件优化研究

以湖南某冶炼厂周边重金属-砷复合污染土壤为对象,应用表面活性剂鼠李糖脂为主要淋洗剂,研究了不同pH值、温度和淋洗次数等工艺条件对重金属及砷淋洗效果的影响。结果表明:Zn、Cd、As在淋洗剂pH为2时提取能力最高,分别可达397、30、21 mg·kg^-1,但Cu的洗脱能力随着pH值的升高而增加;淋洗剂对Cd、Zn、Cu、As的洗脱能力在40 ℃时达到最大值,在30 ℃时淋洗液中Pb浓度最高,为54 mg·kg^-1;多次淋洗有助于土壤中重金属及砷的洗脱,Pb、Cd、Zn、Cu、As的3次淋洗效率分别可达23.1%、53.8%、44.7%、63.2%和34.4%;淋洗后土壤中重金属的酸可提取态、氧化物结合态及有机物结合态浓度大幅降低,砷的残渣态和氧化物结合态浓度明显下降。试验研究确定的最优淋洗条件为污染土壤淋洗修复工程应用提供了可借鉴的工艺参数。     

有机酸对重金属污染土壤的淋洗效果

随着土壤重金属污染日趋严重,修复已成为热点问题,研究土壤重金属污染修复效果具有重要意义。用水、醋酸溶液、柠檬酸溶液对重金属污染土壤进行淋洗,再以2%石灰水溶液来调节淋洗后土壤的pH值,最后测定土壤淋洗液的pH值及电导率。结果表明:对重金属Cu、Cd、Pb污染土壤修复时,最佳淋洗剂是柠檬酸溶液,最佳淋洗浓度为1、0.4、0.7 mol/L;对重金属Zn污染土壤修复时,最佳淋洗剂是醋酸溶液,最佳淋洗浓度为1 mol/L;石灰水对重金属污染的土壤淋洗效果与有机酸浓度呈正相关,即酸性条件越强,对重金属的淋洗效果越好;经石灰水处理的土样电导率随有机酸浓度增加而升高,在相同浓度下表现为柠檬酸溶液醋酸溶液。     

叶酸和蛋氨酸辅助提升单一螯合剂去除土壤重金属的研究

为探究辅助剂在土壤重金属浸提过程中对单一螯合剂的提升效果,通过振荡浸提法分别研究了叶酸(FA)和蛋氨酸(Met)作为辅助剂提升柠檬酸(CA)、柠檬酸铵(AC)和2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTCA)对铅锌矿区土壤重金属的去除率及影响因素。结果表明:与单一螯合剂浸提相比,FA或Met的加入可显著提高螯合剂对重金属的去除率(P0.05)。在酸性条件下,FA对CA去除土壤Cd和Zn的提升率最高,分别可达10.45%和12.08%,对AC去除Pb的提升率最高,达19.65%;Met对PBTCA去除土壤Cd、Pb和Zn的最大提升率分别为0.22%、8.60%和7.09%。复合浸提剂对土壤Cd、Pb和Zn的去除率随时间增加先上升然后趋于平稳。当混合浸提液pH为4、浸提时间为120 min时,3种重金属的去除率最高可达61.98%、76.57%和49.20%。复合浸提通过显著降低酸溶态、可还原态和部分可氧化态的重金属(P0.05),实现高效修复。研究表明,FA和Met可辅助改进螯合剂的浸提效果。     

4种植物水浸提液对铅镉污染土壤的淋洗效果

为探讨植物水浸提液淋洗去除土壤中重金属的可行性,选用驳骨丹（Buddleja asiatica）、茵陈蒿（Artemisia capillaries）、假酸浆（Nicandra physaloides）和紫茎泽兰（Eupatorium adenophora）4种植物材料的水浸提液作为淋洗剂,分析不同淋洗剂浓度、pH和淋洗时间对去除土壤中重金属铅（Pb）和镉（Cd）的影响。结果表明,4种植物淋洗剂对2种土壤中Pb和Cd均具有一定的去除作用。随着淋洗剂浓度的增加,其对土壤中Pb和Cd的淋洗效率总体呈上升趋势;随淋洗剂pH的增大,淋洗率总体呈降低趋势;而随淋洗时间的增加,4种植物的Pb和Cd淋洗率呈总体增加、先增后减和无显著变化等3种趋势。驳骨丹对土壤A中Cd（72.45%）和Pb（13.27%）的去除率最高,对土壤B中Pb（17.27%）去除率最高;紫茎泽兰对土壤B中Cd（59.81%）的去除率最高。研究表明,驳骨丹和紫茎泽兰具有较好的治理重金属污染土壤的潜力。     

原位化学淋洗技术对湖南省重金属复合污染农田土壤处理效果研究

[目的]研究原位化学淋洗技术对湖南省重金属复合污染农田土壤的处理效果.[方法]通过室内模拟大田原位化学淋洗工程,研究了EDTA复合盐浓度、淋洗时间、液固比、复合盐种类对湖南省某重金属污染农田土壤中重金属去除效果的影响.[结果]淋洗剂浓度为5 mmol/L、液固比为3、淋洗时间为60 rmin时,Ca-EDTA对土壤中Pb、Cd、Cu、Zn 4种重金属的总去除率分别为65.80％、75.89％、36.00％、14.74％,其中Cd淋洗效率最高,Zn的淋洗效率最低.[结论]Ca-EDTA作为一种有效的土壤重金属螯合剂,它在多金属污染土壤修复中具有巨大的应用潜力和广阔的商业市场.     

EDTA、EDDS和CA对黄土中重金属溶出、解吸及形态的影响

为探究乙二胺四乙酸(EDTA)、乙二胺二琥珀酸(EDDS)与柠檬酸(CA)作用下重金属在黄土中的溶出效应、解吸动力学及其重金属形态变化,采用振荡离心法对比研究3种螯合剂在不同浓度、不同pH、不同时间条件下,对Cd、Cu、Pb、Zn 4种重金属的溶出率、解吸行为和变化特征,并运用动力学模型对解吸过程进行拟合。结果表明,3种螯合剂中EDTA作用效果最为明显,其对4种重金属中Cd的去除率最高;3种螯合剂的浓度在1 mmol/L时,重金属的溶出率达到最高;同时发现pH越低,黄土中重金属溶出率越高,当pH=4时,3种螯合剂对重金属的溶出率均达到最高。在使用螯合剂之后,重金属溶出率增加、解吸率增长,解吸速率随解吸时间的延长而不断降低,前120 min为快速反应阶段。双常数方程是描述黄土中Cd、Cu、Pb、Zn解吸动力学的最佳方程,一级动力学方程拟合效果最差。EDTA、EDDS、CA主要去除对象为重金属水溶态,在EDTA、EDDS和CA的解吸作用下,黄土中的Cd、Cu、Pb、Zn离子总量有效减少,降低了污染土壤的生物毒性。     

微波辐射三元共聚高吸水树脂吸液性能研究

利用微波辐射聚合的优点,在丙烯酸类树脂的合成中引入2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)提高产品的耐盐性。采用微波辐射方法合成了2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)/丙烯酰胺(AM)/丙烯酸(AA)耐盐性高吸水树脂,并用红外光谱进行了表征分析;探讨了微波功率、无机盐溶液的浓度、离子价态、温度、pH等因素对树脂吸液性能的影响。结果表明,树脂的吸水倍率随着盐溶液浓度增加显著下降,吸水倍率与阳离子的价态有关,其大小顺序为NaCl>CaCl2>FeCl3。同浓度的一价阳离子盐溶液,树脂的吸水能力相当。引入阴离子单体提高了树脂的耐盐性。吸水倍率在无机盐溶液中随着温度的升高有先缓慢增大后逐渐减小的趋势,而在蒸馏水中呈下降趋势;吸水倍率随缓冲溶液pH的增大亦呈现先增高后降低的趋势。     

有机酸对污染土壤重金属的淋洗效果研究

以湖南水口山某铅锌选矿厂附近受Zn、Pb、Cu、Cd严重污染土壤为对象,采用振荡淋洗技术,研究了有机酸在不同浓度、时间和液固比条件下对重金属的去除效果。实验结果表明,柠檬酸和酒石酸对重金属具有很好的去除效果,而草酸的去除能力很低;柠檬酸和酒石酸对Cd的去除效果最好,分别为61.5%和55.25%。随着时间的增加,有机酸对重金属的去除效率逐步提高,8 h效果最好。柠檬酸和酒石酸对重金属的去除能力均依次为Cd>Zn>Pb>Cu,柠檬酸对重金属的去除率分别为59.5%、49.33%、43.48%、26.25%,酒石酸对重金属去除率分别为58.75%、46.4%、35.86%、34.4%。实验还发现固液比对重金属的淋洗效果影响很小。     

有机酸对重金属污染耕地土壤的修复研究

利用水、柠檬酸溶液和醋酸溶液依次淋洗受重金属严重污染的耕地土壤,再利用石灰水溶液淋洗调节土壤pH值。分析柠檬酸溶液、醋酸溶液在0.2mol/L、0.5mol/L、0.7mol/L、11mol/L等不同浓度下其淋洗液中的重金属含量,从而找出对重金属淋洗效果好的酸种类及其相应的浓度。实验结果表明,随着柠檬酸、醋酸溶液浓度的增大,其对重金属的淋洗能力呈增强趋势;在同等浓度条件下,柠檬酸对Cu、Pb、Cd的淋洗效果比醋酸的好,而对Zn的淋洗,醋酸的淋洗效果比柠檬酸的好;对Cu、Zn、Pb、Cd的淋洗上,选择柠檬酸的最佳浓度分别为11mol/L、11mol/L、0.71mol/L、11mol/L,选择醋酸的最佳浓度均为11mol/L。经检测可知,污染土壤经过柠檬酸、醋酸处理后,重金属含量已经大大减少,其重金属残量值已达到国家环境质量标准的相关限量要求,说明有机酸对重金属污染耕地土壤有较好的改良作用。     

3种萃取剂对土壤重金属的去除及其对重金属有效性的影响

通过重金属污染土壤的浸泡试验,比较了HCl、柠檬酸、EDTA3种萃取剂对污染土壤中3种重金属Pb、Cd、Zn的去除能力,并研究了这3种萃取剂的萃取对土壤重金属有效性的影响。结果表明,随着浓度的提高,3种萃取剂对Pb、Cd、Zn的去除作用增强。EDTA去除3种重金属的能力远远大于其他2种萃取剂。HCl和柠檬酸对3种重金属去除率的顺序均为Cd>Zn>Pb,EDTA溶液对3种重金属去除率的顺序为Pb>Cd>Zn。HCl和柠檬酸萃取提高了土壤Pb的有效性,降低了Cd、Zn的有效性。EDTA萃取降低了土壤Pb、Cd、Zn的有效性,并且这3种重金属的有效性低于HCl和柠檬酸的处理。可见,EDTA作为治理重金属污染土壤的萃取剂比HCl和柠檬酸更合适,HCl和柠檬酸虽然也能明显地去除土壤中的重金属,但它提高土壤Pb的有效性的效应值得注意。     

用酒石酸等有机酸清洗镉锌、镉镍复合污染土壤

针对受镉锌复合污染的A区土壤和受镉镍污染的B区土壤, 借鉴BCR分级提取的思路, 设计了用醋酸、柠檬酸、酒石酸及琥珀酸四种有机酸与草酸组合两步振荡清洗工艺, 去除土壤中环境风险较大的重金属形态, 并比较了单独用柠檬酸、酒石酸振荡清洗的效果, 探讨了超声波对酒石酸清洗的强化作用。结果表明:先用0.1 mol·L^-1柠檬酸或酒石酸振荡清洗16 h,再用0.2 mol·L^-1草酸振荡清洗16 h的两步清洗法对2种土壤目标重金属去除率最高;单独用0.1 mol·L^-1酒石酸振荡清洗2 h对A区Cd、Zn和Ca的清洗率分别为30.74%、25.59%和15.86%,对B区土壤Cd、Ni和Ca的清洗率分别为47.36%、6.89%和23.92%.酒石酸能有效去除目标重金属, 同时洗出的常量元素Ca较柠檬酸少, 是较理想的清洗剂。超声波(功率400 W,频率20 kHz)可以强化酒石酸对重金属的清洗效果, 超声30 min对2种土壤目标重金属的清洗率与单独用酒石酸振荡清洗2 h相当。     

柱淋滤-巯基改性坡缕石钝化组合对弱碱性土壤镉铅污染控制效应

为研究弱碱性土壤镉(Cd)、铅(Pb)污染的控制技术,本文开展室内柱淋滤和巯基改性坡缕石钝化试验,探究柱淋滤-钝化组合对弱碱性土壤Cd和Pb污染控制效应。结果表明,乙二胺四乙酸(EDTA)和乙二胺二琥珀酸(EDDS)对弱碱性土壤Cd和Pb的淋滤效果优于谷氨酸二乙酸(GLDA),适宜淋滤浓度为3 mmol·L^-1。其中,EDTA、EDDS对土壤中Cd和Pb的总淋出率分别为58.60%和30.60%、44.78%和24.33%。随淋滤液体积的增加,淋出液pH值均逐渐增加,在淋出液体积为400 mL后逐渐趋于稳定。与原土相比,采用H2O、EDTA、GLDA和EDDS淋滤后,土壤中DTPA提取态Cd和Pb含量分别降低32.09%和16.08%、67.16%和33.64%、33.58%和18.93%、75.37%和51.15%。淋滤后土壤经0.3%巯基改性坡缕石(MPAL)钝化后DTPA提取态Cd和Pb浓度显著降低,与H2O+MPAL组合处理相比,EDTA+MPAL、GLDA+MPAL和EDDS+MPAL组合处理后土壤中DTPA提取Cd和Pb含量降低率分别为98.26%和48.01%、97.88%和45.80%、98.26%和55.59%。巯基改性坡缕石钝化可将土壤中可交换态和碳酸盐结合态Cd和Pb转变为稳定的铁锰氧化态Cd和Pb。研究表明:EDDS+MPAL组合效果较好,可显著降低土壤Cd和Pb总量和可交换态Cd和Pb含量,实现对弱碱性中重度Cd和Pb污染土壤重金属总量减少和有效态含量降低的减总降效双重控制作用。     

EDDS与EDTA强化苎麻修复镉铅污染土壤

为探明施用生物可降解螯合剂乙二胺二琥珀酸(EDDS)对苎麻修复重金属污染土壤的效果,通过盆栽试验研究了镉、铅复合污染黄褐土中施加EDTA和EDDS对苎麻生物量、叶片中丙二醛含量及重金属镉、铅积累特性的影响。结果表明:相比单一种植苎麻,施加EDTA和EDDS都能显著增强苎麻植株各部位铅、镉的含量,提升苎麻对土壤中重金属的修复效果。在浓度为1.5～3 mmol·kg^-1时,EDDS强化苎麻修复镉的效果较好,土壤镉的去除效率相比对照提高了16%～27%,在更高浓度时,EDTA强化苎麻修复镉的效果较好;EDTA强化苎麻修复土壤铅的效果好于EDDS,对土壤铅的去除效果可提高达22.6%。但EDTA和EDDS的施加会造成苎麻生物量减少,叶片丙二醛含量增加,在同等浓度水平下,EDDS对苎麻生长产生的不利影响要小于EDTA。     

废弃铅锌冶炼企业重金属复合污染土壤淋洗修复效果研究

采用不同浓度的EDTA溶液对废弃铅锌冶炼企业重金属复合污染的土壤进行土柱淋洗修复试验,研究在不同浓度、不同淋洗速率和不同淋洗时间条件下,EDTA淋洗剂对土壤中重金属的去除效果,并采用连续分级的方法研究淋洗前后土壤中重金属的形态变化.结果表明:(1)用EDTA溶液对表面积为350 cm2,高度为15 cm,重金属铜(Cu)、铅(Pb)、锌(Zn)含量分别为462.76、2 043、3 260 mg/kg的土壤进行淋洗修复,当淋洗剂浓度为0.01 mol/L、淋洗速率为1 mL/min、淋洗时间为24 h时,淋洗效果最佳,对Cu、Pb、Zn的去除率分别达到57.01％、47.5％、61.6％.(2)用EDTA溶液对重金属污染的土壤进行淋洗,能有效去除土壤中的可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态以及有机结合态重金属,平均去除率分别为76.02％、60.9％、57.69％;而对残余态重金属的去除效果不太明显.由于以可交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态存在的重金属的移动能力及生物有效性都比较高,对环境危害大,EDTA淋洗可以有效去除这几种形态的重金属.因此,用EDTA溶液淋洗法修复重金属污染的土壤是切实可行的.     

柠檬酸强化低浓度EDTA对成都平原农田土壤铅和镉的淋洗效率

为了寻找绿色高效的土壤重金属修复技术,研究了柠檬酸与低浓度EDTA不同组合方式对成都平原两类污染农田土壤中Pb和Cd的淋洗率,并测定了淋洗前后土壤中有机质和基础养分含量。结果表明,EDTA单独淋洗时对水稻土Pb、Cd的最高淋洗率为44.94%和88.32%,对紫色土Pb、Cd的最高淋洗率为48.48%和71.85%。柠檬酸单独淋洗时对水稻土Pb、Cd的最高淋洗率为24.71%和69.38%,对紫色土Pb、Cd的最高淋洗率为33.54%和59.77%。柠檬酸与低浓度EDTA复合淋洗效果均优于单独淋洗,其中先EDTA再柠檬酸淋洗组合效果最好。相较于EDTA单独淋洗,该组合方式将水稻土中Pb、Cd的淋洗率分别提高了6.07%和9.67%,将紫色土中Pb、Cd的淋洗率均提高了10.33%和14.73%。同时,复合淋洗还能减少10%以上的土壤有机质与基础养分的流失。综合淋洗效率和土壤有机质及养分的变化,先用EDTA淋洗再用柠檬酸淋洗是最佳淋洗组合。     

超声、酸化对电子酸洗场地土壤重金属洗脱效率及形态的影响

为提高重金属污染场地的化学洗脱效率,以广东省清远市龙塘镇电子酸洗场地土壤为研究对象,通过室内实验,分析超声、酸化等洗脱参数对电子酸洗场地污染土壤Cd、Cu、Pb和Zn洗脱效率的影响。结果表明,超声处理可有效提高土壤重金属的洗脱效率,尤其Cu和Zn,其洗脱效率分别提高了9.65%和15.3%。对污染土壤进行酸化预处理,EDTA对土壤Cd、Cu、Pb和Zn的洗脱效率分别提高了70.2%、29.0%、41.1%、48.5%。酸化处理后,土壤p H由6.89降低到4.00;Cd、Cu、Pb和Zn酸提取态分别提高了10.8%、1.26%、11.1%、11.9%。酸化处理使不易被EDTA洗脱的可还原态转变为易被EDTA洗脱的酸提取态和可氧化态,进而提高EDTA对土壤重金属的洗脱效率。因此,超声、酸化预处理可作为提高EDTA对土壤重金属洗脱效率的辅助技术。     

表面活性剂强化EDTA络合洗脱污灌土壤中重金属的试验研究

在实验室条件下研究了表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)、聚氧乙烯月桂醚(Brij35)和重金属洗脱螯合剂EDTA对土壤中Cd、Pb的解吸去除作用,同时研究了加入SDS和Brij35后对EDTA解吸污染土壤中Cd、Pb作用的影响,并对解吸前后重金属在土壤介质中形态变化进行了测定。结果表明,加入表面活性剂SDS可使EDTA对Cd的解吸量由61.67%增加到79.68%、对Pb的解吸量由57.25%增加到89.65%。在EDTA浓度较小时,加入SDS对Cd、Pb的解吸产生拮抗作用,抑制了EDTA对污染土样中Cd、Pb的解吸;随着EDTA浓度的不断增加,加入SDS与EDTA产生明显的协同增溶作用;表面活性剂Brij35具有相同的增溶作用,但增溶效果不如SDS。比较复配解吸前后重金属形态变化,可溶态、碳酸盐结合态较解吸前减少60%￣90%,大大降低了污灌土壤中重金属的毒性和生物可利用性。试验结果可为利用表面活性剂与EDTA复配提高重金属在土壤介质中的解吸率提供理论依据,并可应用于污灌土壤中重金属的冲洗治理。