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酸类淋洗液如何祛除土壤中重金属的 [复制链接]

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土壤中直径小于nm的土壤颗粒会具有胶体的性质,常被称为土壤胶体。所以通常所说的土壤胶体实际上是指直径在1-nm之间的土壤颗粒,它是土壤中最细微的部分,表现出强烈的胶体的特征。重金属进入土壤后,可通过多种方式与土壤胶体结合,如羟基、羧基和内酯基等基团。土壤受到重金属污染后,部分污染物可通过土壤本身的生物化学作用而降低,但绝大部分污染物是长期存在于土壤中而难以消除。

土壤淋洗修复是一种能将重金属彻底从污染土壤中祛除的有效技术之一。

异位化学淋洗指把污染土壤挖出来,然后用淋洗剂来清洗、去除污染物,再处理含有污染物的废液和废水,最后将处理后的清洁土壤转移到恰当位置。异位化学淋洗具有可去除大部分污染物、操作灵活、应用灵活、修复稳定性好、修复彻底、周期短、效率高等优点,但淋洗液浓度过高会对土壤造成二次污染,需处理妥当。

土壤淋洗法采用水或者化学试剂去除土壤中的重金属,一般通过增加土壤中重金属的迁移性、促进土壤重金属的解吸、螯合或络合反应将其从固相转移至液相,达到去除土壤中部分重金属的目的。常用的淋洗剂有酸溶液(硫酸、盐酸、有机酸等)、盐溶液(CaCl2、NaCl、FeCl3等)、螯合剂(柠檬酸、EDTA、DTPA等)、表面活性剂(ED3A、茶皂素、鼠李糖脂等)。小编这里重点介绍酸类淋洗液是如何去除土壤中的重金属的。

酸类淋洗液去除土壤重金属离子时,氢离子可以与土壤中的重金属竞争吸附位点,从而促进土壤中金属离子的解吸。有研究表明,土壤胶体对氢离子的吸附能力强于对其他阳离子的吸附能力,因此氢离子可以与土壤中的阳离子交换,这些被交换出的阳离子(包括金属阳离子和非金属阳离子)则进入淋洗液中。土壤中的无机氧化物和有机物是土壤胶体的重要组成,同时它们对进入土壤的金属离子有很强的吸附转化能力。但是,土壤pH会影响土壤中的有机物和无机氧化物的结构和功能。相关研究发现柠檬酸溶液可以促进土壤中铝氧化物和硅氧化物的溶解,且铝氧化物的溶解速率远高于硅氧化物的溶解速率。

土壤中,铁元素约占了土壤质量的8%,是土壤的重要组成成分。但是铁氧化物的化学性质活泼,一般简单的淹水条件就可以使其活化并溶解,故当使用酸溶液对污染土壤进行淋洗处理时,土壤铁氧化物也会受到重大影响。土壤有机物既包括化学成分复杂、溶解性低的腐殖质类,也包含一些化学结构简单、易溶于水的小分子有机物类。相关研究人员利用EDTA淋洗去除土壤重金属时,发现土壤有机物的含量会有所下降。因此,酸类淋洗液淋洗重金属污染土壤时,也可以溶解土壤中的有机物和无机氧化物,从而将与这些有机物和无机氧化物结合的重金属释放出来。与土壤重金属离子的络合作用也是酸类淋洗液去除土壤重金属的重要方式之一。小分子有机物酸(如柠檬酸、草酸等)和无机酸(如HCl)均可以通过络合反应促进土壤中重金属离子的溶解。淋洗液浓度是影响土壤中的重金属离子去除效率的重要因素。有研究发现,当HCl的浓度超过0.1M时,对土壤中的重金属离子去除效率能达到较高的水平,但是这种高浓度的淋洗液将会严重影响土壤质量。

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