本发明涉及一种glda强化电动修复重金属污染土壤的方法。适用于环境保护技术领域。
背景技术：
污染土壤修复是当前亟需发展的一门技术，因为土壤污染会导致十分严重的环境问题，影响人类健康和社会发展。重金属在环境中无法降解且不会消失，可通过食物链进入到人体中，对人类具有致癌、致畸、致突变“三致”作用。根据2014年发布的全国土壤污染调查公报，全国土壤中重金属的点位超标率达到19.4％，远高于有机物污染土壤，因此重金属污染土壤的修复是污染土壤修复的重大需求之一。
目前，针对重金属污染土壤的修复主要包括客土法、固化/稳定化、淋洗法、植物修复等，电动修复相对于这些修复技术具有快速、低成本、原位、重金属总量去除的特点，特别适用于深重度、低渗透性污染土壤，是一种具有竞争力的重金属污染土壤修复技术。在电动修复中为了提高土壤中重金属的移动性，一般会向土壤中添加络合剂来活化重金属从而提高重金属的去除效率。传统的络合剂，如edta(乙二胺四乙酸)、dtpa(二乙基三胺五乙酸)等难以在环境中降解，具有较高的二次污染风险(cn201510815235.0)，而生物可降解的络合剂，如柠檬酸、edds(乙二胺二琥珀酸)等则分别存在络合重金属能力低、价格昂贵等缺点，很难在修复工程中应用。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种glda强化电动修复重金属污染土壤的方法，以增加重金属的可移动性，提高重金属的去除效率并减少环境风险。
本发明所采用的技术方案是：一种glda强化电动修复重金属污染土壤的方法，其特征在于：采用glda作为络合剂。
在污染土壤两端设置阴/阳电极对；
在土壤表面或电极池投加glda溶液；
通以直流电场处理后，完成土壤修复。
控制阴阳电极ph为中性，在阳电极和阴电极分别设置阴离子膜和阳离子膜。
所述阴、阳电极之间的直流电压梯度为5-150v/m。
所述glda的浓度为5-50mmol/l。
所述glda为谷氨酸二乙酸四钠盐。
本发明的有益效果是：本发明采用glda作为络合剂，显著增加重金属的可移动性，提高重金属的去除效率，减少对土壤性质的影响，并降低电动修复能耗。
附图说明
图1为不同生物可降解络合剂电动处理后土壤重金属含量的变化图。
图2不同浓度glda电动处理后土壤重金属含量的变化图。
图3为不同ph控制方式对glda强化电动处理后土壤ph和ec的变化图。
图4为不同ph控制方式对glda强化电动处理后土壤重金属含量的变化图。
具体实施方式
本实施例为一种glda强化电动修复重金属污染土壤的方法，在污染土壤两端设置阴/阳电极对(电极材质为石墨、铁、钛、不锈钢或合金)，在土壤表面或电极池投加作为络合剂的glda溶液，根据需要控制整个体系的ph值，通以直流电场处理后即可完成土壤修复。
本例中ph的控制方式包括阴阳极控制ph为中性，以及在阳极和阴极同步设置阴离子膜和阳离子膜。glda为谷氨酸二乙酸四钠盐；glda的浓度为7.1-71mmol/kg；阴、阳电极之间的直流电压梯度为5-150v/m。
本实施例采用专利号为201120524796.2的试验装置开展重金属污染土壤的强化电动修复研究：
1、不同生物可降解螯合试剂强化电动修复重金属污染土壤
试验设计见表1，采用三种螯合剂(la(乳酸)、ca(柠檬酸)和glda)，加入的量均为5mmol，配制到50ml溶液中(浓度为0.1mol/l)，投加方式为表面投加，每个土柱装土700g(glda投加浓度为7.1mmol/kg)，施加电压梯度为1v/cm，处理时间为8d。
表1.不同生物可降解络合剂强化电动修复重金属污染土壤试验设计
图1是电动修复后土壤cu和ni的含量变化。不同处理t1～t4对土壤cu的去除率分别为4.2％、9.5％、10.5％和11.1％。t3和t4处理中两端土壤的cu含量明显下降，而s2截面的cu含量则明显升高，显示出明显的集聚现象，这在螯合强化电动修复重金属污染土壤时常会出现这种情况，主要是因为部分重金属螯合物移动到阳极池后会发生分解导致重金属重新移入到土壤中。不同处理对土壤ni的去除规律比较一致，均从阳极到阴极土壤ni含量逐渐升高，去除率分别为2.6％(t1)、5.7％(t2)、6.1％(t3)和6.9％(t4)。
综合比较不同处理，glda对重金属的去除率要高于其他处理，la其次，这与提取试验中不同螯合剂对不同重金属的提取能力结果是一致的。从土壤重金属总量的去除率来看，总体来说重金属的去除率均不高，这可能与螯合剂的用量偏低以及土壤重金属的形态有关。一般而言，这种实际污染土壤中活性的重金属形态占比较小，大量与土壤结合的重金属形态(铁锰结合态、有机结合态和残渣态等)不容易发生活化和移动。
2、不同浓度glda强化电动修复重金属污染土壤
试验设计见表2。选用glda为螯合剂，加入的量均为5、20和50mmol，配制到50ml溶液中，投加方式为表面投加，每个土柱均为700g(glda投加浓度分别为7.1，28.4和71mmol/kg)，施加电压梯度为1v/cm，处理时间为8d。
表2.不同浓度glda强化电动修复重金属污染土壤试验设计
图2是电动修复后土壤cu、ni、cr和六价铬的含量变化。不同处理t5～t7对土壤cu的去除率分别为11.1％、15.8％和15.2％，中高浓度的glda(t6和t7)对cu的去除率要高于低浓度的glda(t5)。土壤s2截面的cu有明显的集聚现象，当glda浓度较高时则集聚现象不明显，可能是因为glda的量要远高于土壤重金属的量，阳极分解重金属螯合物产生的重金属又重新被螯合不易再迁移进土体。不同处理对土壤ni的去除率分别为6.9％(t5)、22.1％(t6)和18.2％(t7)，其中中等浓度的glda对ni的去除率最高。综合比较不同处理，中等浓度28.4mmol/kg的glda用于电动修复处理较为合适。
3、不同ph控制方式强化glda络合电动修复壤重金属污染土壤
试验设计见表3。以阴极控制ph为4，不投加螯合剂为对照(t8)，以glda为螯合剂，分为阴阳极控制ph6处理(t9)和两极设置离子膜、阴阳极溶液混合处理(t10)，加入的量为5mmol，投加方式为表面投加，每个土柱均为700g(glda投加浓度为7.1mmol/kg)，施加电压梯度为1v/cm，处理时间为8d。
表3.不同ph控制方式对glda强化电动修复重金属污染土壤试验设计
图3是电动处理后土壤ph和ec的变化。t8处理控制阴极ph为4，使整个土柱呈现酸性，且从阳极到阴极逐渐升高，最低ph为2.11，出现在s1截面。t9和t10处理的土壤ph基本为中性，表明t9和t10的ph控制方式较好，也有利于减缓电动修复对土壤ph的不利影响。土壤ec的数据显示t8处理的土壤ec值最高，这与控制阴极ph加入大量的酸有关。t9处理的土壤ec和土壤原始ec值接近，表明该处理对土壤ec的影响较小。t10处理的土壤ec高于土壤原始ec值，但要明显小于t9处理，也是一种对土壤ec影响较小的处理。
图4是电动修复后土壤cu、ni、cr和六价铬的含量变化。t8处理虽然显著降低了s1～s3截面的土壤cu含量，但大量的cu积累在了s4和s5截面，总的去除率仅0.4％，表明cu并未移出土体，这可能与8d的处理时间较短有关。t9和t10的总cu去除率分别为12.9％和20.1％，且各截面总cu的分布相对接近。不同处理对土壤总ni的去除规律与cu相似，去除率分别为-0.9％(t8)、24.8％(t9)和27.7％(t10)。t8处理中虽然s1～s4截面土壤的总ni显著下降，但大量的ni集聚在s5截面，并未移出土壤，这与本研究中的处理时间偏短有关。从表4的电能消耗来看，离子膜处理的电能消耗和单位去除率能耗均优于其他处理。综合比较不同处理，离子膜强化glda电动修复处理是一种较为合适的电动修复处理措施。
技术特征：
1.一种glda强化电动修复重金属污染土壤的方法，其特征在于：采用glda作为络合剂。
2.根据权利要求1所述的glda强化电动修复重金属污染土壤的方法，其特征在于：
在污染土壤两端设置阴/阳电极对；
在土壤表面或电极池投加glda溶液；
通以直流电场处理后，完成土壤修复。
3.根据权利要求2所述的glda强化电动修复重金属污染土壤的方法，其特征在于：控制阴阳电极ph为中性，在阳电极和阴电极分别设置阴离子膜和阳离子膜。
4.根据权利要求2所述的glda强化电动修复重金属污染土壤的方法，其特征在于：所述阴、阳电极之间的直流电压梯度为5-150v/m。
5.根据权利要求1或2所述的glda强化电动修复重金属污染土壤的方法，其特征在于：所述glda的浓度为7.1-71mmol/kg。
6.根据权利要求1或2所述的glda强化电动修复重金属污染土壤的方法，其特征在于：所述glda为谷氨酸二乙酸四钠盐。
技术总结
本发明涉及一种GLDA强化电动修复重金属污染土壤的方法。本发明的目的是提供一种GLDA强化电动修复重金属污染土壤的方法，以增加重金属的可移动性，提高重金属的去除效率并减少环境风险。本发明的技术方案是：一种GLDA强化电动修复重金属污染土壤的方法，其特征在于：采用GLDA作为络合剂。本发明适用于环境保护技术领域。
技术研发人员：杨晓娟;仓龙;吉乔伟;解继业;周明珠;王霞;周东美
受保护的技术使用者：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司;中国科学院南京土壤研究所
技术研发日：2020.08.11
技术公布日：2020.12.11
声明：
“GLDA强化电动修复重金属污染土壤的方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司;中国科学院南京土壤研究所
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2024年08月01日 ~ 03日 
