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螯合劑與低分子有機(jī)酸復(fù)配淋洗修復(fù)Cr(Ⅵ)污染土壤

2024-11-06 00:00:00楊宗政李文軒董春婷趙潤謙王春虎仇榮亮

關(guān)鍵詞:土壤淋洗;Cr(Ⅵ);復(fù)配淋洗劑;淋洗動(dòng)力學(xué);BCR提取法

據(jù)估計(jì),在過去50年內(nèi),全球有超過3萬t的鉻(Cr)排放到環(huán)境中,其中大部分在土壤中積累,造成嚴(yán)重的Cr污染,同時(shí)Cr會(huì)通過農(nóng)作物及生物富集作用影響人類健康。2014年發(fā)布的《全國土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》顯示,全國土壤總超標(biāo)率為16.1%,無機(jī)重金屬污染物點(diǎn)位超標(biāo)率為21.7%,其中Cr占1.1%;污染類型以無機(jī)污染為主,占全部超標(biāo)點(diǎn)位的82.8%。我國工業(yè)區(qū)Cr污染土壤主要集中在東南丘陵、云貴高原和長江以南地區(qū);農(nóng)業(yè)區(qū)Cr污染土壤主要集中在安徽、湖北和四川等地。陳雅麗等分析了我國近十年土壤重金屬污染來源發(fā)現(xiàn)Cr的人為污染源貢獻(xiàn)較少,主要受土壤母質(zhì)的控制,同時(shí)伴隨少量的工農(nóng)業(yè)和大氣沉降活動(dòng)。土壤中的Cr主要以Cr(Ⅲ)或Cr(Ⅵ)形式存在。其中,Cr(Ⅲ)主要以Cr(H20)3+、CrOH2+、Cr(OH)4和Cr(OH)3的形式存在;Cr(Ⅵ)主要以Cr04-和HCr04等陰離子形式存在。Cr(Ⅵ)因具有致癌性、高毒性而被列為對人體危害最大的8種化學(xué)物質(zhì)之一。

目前,Cr(Ⅵ)污染土壤主要通過以下兩種方式進(jìn)行修復(fù):將Cr(Ⅵ)還原為Cr(Ⅲ)和直接將Cr(Ⅵ)從土壤中去除。這些修復(fù)方式又衍生出一系列修復(fù)技術(shù),如固化/穩(wěn)定化、淋洗、電動(dòng)修復(fù)和生物修復(fù)等。土壤淋洗技術(shù)是使淋洗劑穿過污染土壤,通過溶解、螯合、解吸等作用將土壤中的重金屬提取至淋洗劑中,然后對淋洗液進(jìn)行回收、再利用,并最終進(jìn)行處理和處置的過程。根據(jù)淋洗劑不同的特性和修復(fù)機(jī)制將其分為4類。無機(jī)淋洗劑主要包括水、酸、堿和鹽。螯合劑主要包括天然螯合劑和人工合成螯合劑,可與土壤中的重金屬形成穩(wěn)定的強(qiáng)絡(luò)合物,促進(jìn)重金屬的解吸。低分子有機(jī)酸主要包括草酸、酒石酸和檸檬酸等,其去除重金屬的方式主要分為3種:(1)與重金屬直接形成帶正電的絡(luò)合物;(2)有機(jī)酸官能團(tuán)與重金屬形成絡(luò)合物;(3)與重金屬形成高度溶解的絡(luò)合物。表面活性劑主要分為陰離子型、陽離子型、非離子型和兩性表面活性劑。

乙二胺四乙酸二鈉(EDTA)是目前應(yīng)用最廣泛的人工螯合劑,其對土壤中大部分重金屬都具有較好的淋洗效果。EDTA降解周期長,大量使用易影響土壤性質(zhì),并對生態(tài)造成二次污染。而氨三乙酸(NTA)是一種可生物降解的天然多羧基氨基酸類螯合劑,它在土壤環(huán)境中的半衰期為3~7d,二次污染較小。草酸、酒石酸等有機(jī)酸可以促進(jìn)土壤顆粒物中重金屬的遷移和轉(zhuǎn)化。Shukla等用EDTA與N-乙酰-L-半胱氨酸淋洗Cr(Ⅵ)污染土壤,發(fā)現(xiàn)二者對Cr(Ⅵ)的去除率分別為14.3%和65.7%。近年來,多種土壤淋洗劑的聯(lián)合使用已經(jīng)成為研究重點(diǎn),郭曉方等將谷氨酸二乙酸四鈉-EDTA-檸檬酸按摩爾比1:1:3進(jìn)行復(fù)配,其對Cd、Pb、Cu、Zn的去除率分別為44.30%、28.78%、26.44%、11.49%.

本文主要使用NTA、EDTA和兩種有機(jī)酸(草酸、酒石酸)混合的復(fù)配淋洗劑處理重金屬污染土壤。探究淋洗劑濃度、固液比、pH值、淋洗時(shí)間等因素對淋洗效果的影響及動(dòng)力學(xué)特征,同時(shí)結(jié)合最佳反應(yīng)條件下淋洗前后土壤中Cr的形態(tài)變化來分析土壤重金屬的遷移率及穩(wěn)定性,以此來確定可生物降解的螯合劑NTA是否能夠有效替代EDTA在淋洗劑中的作用。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料和藥劑

受試土壤采自天津某鉻渣污染場地。土壤在室溫下風(fēng)干,去除石塊等雜物,用破碎機(jī)破碎過100目篩后混勻,密封保存。

試劑包括EDTA、NTA、酒石酸、草酸、NaOH、三氯化六氨合鈷、硫酸、磷酸、二苯碳酰二肼等,試劑均為分析純;試驗(yàn)溶液均采用去離子水配制。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1土壤理化性質(zhì)測定方法

受試土壤pH值采用電位法測定;土壤中Cr(Ⅵ)的前處理使用《土壤和沉積物六價(jià)鉻的測定堿溶液提取一火焰原子吸收分光光度法》(HJ 1082-2019)中的堿溶液提取法,再用二苯碳酰二肼分光光度法測定;土壤中總Cr的測定采用火焰原子吸收分光光度法;上清液中Cr(Ⅵ)的測定采用二苯碳酰二肼分光光度法;上清液中總Cr的測定采用高錳酸鉀氧化一二苯碳酰二肼分光光度法;土壤中有機(jī)質(zhì)采用燒灼減量法測定;土壤中陽離子交換量采用三氯化六氨合鈷浸提一分光光度法測定;土壤淋洗前后重金屬形態(tài)分析采用BCR提取法;土壤脲酶和脫氫酶活性采用對應(yīng)試劑盒(購自蘇州格銳思生物科技有限公司)進(jìn)行測定;采用毒性浸出實(shí)驗(yàn)(TCLP提取法)評價(jià)淋洗前后重金屬的遷移性。

受試土壤基本理化性質(zhì)見表1。

1.2.2土壤淋洗試驗(yàn)

將7種濃度的NTA和EDTA溶液(濃度分別為0.005、0.01、0.05、0.1、0.2、0.25、0.3 mol. L-l)依次與6種濃度的草酸和酒石酸溶液(濃度分別為0.01、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4 mol·L-1)每兩種濃度為一組按1:1的體積比混合均勻配制成168種復(fù)配淋洗劑,并將pH調(diào)整至4.0。稱取2.00g污染土壤于50mL離心管中,并加入14mL上述復(fù)配淋洗劑。將離心管置于轉(zhuǎn)速為40r·min-1的翻轉(zhuǎn)混勻儀中振蕩1h,振蕩完畢后以轉(zhuǎn)速8000r·min-1離心5min后取上清液,檢測其中Cr(Ⅵ)的濃度,確定最佳淋洗劑濃度。在最佳淋洗劑濃度條件下,通過改變固液比(1:5、1:7、1:9、1:12、1:15、1:20)、pH值(3、4、5、6、7、8、9、10)和淋洗時(shí)間(5、15、30、60、120、240、480、720、960、1440min)優(yōu)化淋洗條件。在最佳淋洗條件下測定復(fù)配淋洗劑對Cr(Ⅵ)和總Cr的去除效果,每組試驗(yàn)設(shè)3個(gè)平行樣取平均值。

此外,本文采用Elovich模型和擬二級動(dòng)力學(xué)模型擬合淋洗劑對土壤中Cr(Ⅵ)的淋洗動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)。Elovich模型如式(1)所示:

1.2.3重金屬遷移率和穩(wěn)定性分析

在上述試驗(yàn)所確定的最佳淋洗條件下,采用BCR提取法,分析淋洗前后土壤樣品中Cr(Ⅵ)形態(tài)分布的變化。

土壤重金屬遷移率(MF)是土壤中重金屬遷移率和生物有效性的重要指標(biāo),其定義如下:

2結(jié)果與分析

2.1淋洗劑濃度對土壤中Cr(Ⅵ)淋洗效果的影響

2.1.1單一淋洗劑

圖1表示不同濃度的NTA、EDTA、草酸和酒石酸對土壤中Cr(Ⅵ)的去除率。當(dāng)NTA和EDTA的濃度從0.005mol·L-1增加到0.25mol·L-1時(shí),Cr(Ⅵ)的去除率分別持續(xù)增加至60.69%和46.87%,之后淋洗劑的濃度進(jìn)一步增加并不能提高重金屬的去除率。草酸在0.4mol·L-1時(shí)去除率最大為60.69%,但其濃度為0.3mol·L-1時(shí),去除率同樣能達(dá)到60.09%,與0.4mol·L-1幾乎沒有差別,因此從經(jīng)濟(jì)角度以及對土壤的影響程度來看,后續(xù)選擇0.3mol·L-1的草酸為最佳濃度。此外以酒石酸為淋洗劑在0.2mol·L-1達(dá)到最佳去除效果,去除率為52.66%。這是因?yàn)橛袡C(jī)酸根會(huì)與土壤顆粒表面的陽離子吸附位點(diǎn)以及其他陰離子競爭Cr(Ⅵ),并通過酸溶作用和螯合作用將Cr(Ⅵ)從固相轉(zhuǎn)移至液相中。由于EDTA是一種金屬陽離子螯合劑,高濃度的EDTA會(huì)與土壤中的Cr(Ⅲ)形成穩(wěn)定的絡(luò)合物從而抑制以陰離子形式存在的Cr(Ⅵ)的釋放,因此EDTA對土壤中Cr(Ⅵ)的去除效果較差。

2.1.2復(fù)配淋洗劑

復(fù)配淋洗劑濃度對土壤中Cr(Ⅵ)的去除有較大的影響。當(dāng)4種復(fù)配淋洗劑濃度較低時(shí),土壤中Cr(Ⅵ)的去除效果較差,只有50%左右。如圖2a和圖2b所示,等體積0.25mol·L-1的NTA與0.3 mol·L-1草酸或0.2mol·L-1酒石酸混合配制的復(fù)配淋洗劑對受試土壤Cr(Ⅵ)的去除率分別為76.17%和71.29%,比單一淋洗劑NTA、草酸和酒石酸有更好的重金屬淋洗效果。同樣由圖2c和圖2d可知,EDTA(0.25mol·L-1)與草酸(0.3mol·L-1)或酒石酸(0.2mol·L-1)所配制的復(fù)配淋洗劑對受試土壤Cr(Ⅵ)的淋洗效果最好,分別為79.46%和77.76%,并且同樣優(yōu)于單一淋洗劑。之后繼續(xù)增加幾種復(fù)配淋洗劑的濃度,Cr(Ⅵ)的淋洗率基本維持不變,此時(shí)認(rèn)為淋洗劑的濃度達(dá)到最佳。

從圖2整體來看,當(dāng)有機(jī)酸的濃度一定時(shí),增加螯合劑的濃度,去除率增加不明顯。而當(dāng)螯合劑的濃度一定時(shí),增加有機(jī)酸的濃度,復(fù)配淋洗劑去除率的增幅能夠達(dá)到10~20個(gè)百分點(diǎn)。與單一淋洗劑相比,復(fù)配淋洗劑對土壤中重金屬的去除有顯著的提升,造成這一現(xiàn)象的原因是有機(jī)酸提供的氫離子可以促進(jìn)碳酸鹽礦物和氧化物、氫氧化物溶解,然后釋放m的重金屬離子與-COO鍵結(jié)合生成5環(huán)或6環(huán)結(jié)構(gòu)的螯合物,在此基礎(chǔ)上,添加NTA或EDTA可以提高復(fù)配淋洗劑對重金屬的螯合能力。由于Cr的最外層電子排布為[Ar]3d5 4sl,當(dāng)Cr與螯合劑反應(yīng)時(shí),其3d、4s與4p軌道發(fā)生d2sp3雜化,從而生成6個(gè)可接受孤對電子的雜化空軌道,其可與配體形成變形八面體的空間構(gòu)型。其中NTA的3個(gè)端基0與1個(gè)N-共可提供4對孤電子,占據(jù)Cr的4個(gè)雜化空軌道,剩下兩個(gè)空軌道則由水中羥基0提供的孤對電子占據(jù),形成3個(gè)螯合環(huán)。同理,EDTA由3個(gè)0、1個(gè)N與1個(gè)C提供6對孤電子占據(jù)Cr的雜化空軌道,形成1個(gè)螯合環(huán)的變形八面體構(gòu)型,其具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

2.2固液比對土壤中Cr(Ⅵ)淋洗效果的影響

固液比是影響淋洗效率的一個(gè)關(guān)鍵因素,固液比越大,土壤顆粒與淋洗劑的接觸面積也越大,使得淋洗劑能夠更加深入至土壤孔隙中與Cr(Ⅵ)作用。固液比過小時(shí),所用的淋洗劑不足以將土壤中的Cr(Ⅵ)帶離。同時(shí)固液比也會(huì)直接影響到后續(xù)淋洗液的處理成本,因此盡可能減少復(fù)配淋洗劑的用量,同時(shí)盡量提高Cr(Ⅵ)的去除率是此部分的重點(diǎn)。固液比對土壤中Cr(Ⅵ)的淋洗效果如圖4所示。

由圖4可見,隨著固液比的增加,土壤中Cr(Ⅵ)的去除率先緩慢上升,而后基本維持不變。當(dāng)NTA與草酸、酒石酸的固液比增加至1:9時(shí),復(fù)配淋洗劑對Cr(Ⅵ)去除率最大,分別為76.60%、72.09%,而EDTA與草酸、酒石酸的固液比為1:15時(shí)對Cr(Ⅵ)淋洗效果最佳,去除率分別為81.20%、81.46%。Cr(Ⅵ)的去除率由淋洗劑與重金屬的摩爾比確定,NTA的分子量為191.14,比EDTA的332.61要低,因此在同樣固液比的條件下,NTA的摩爾數(shù)更大,所以比EDTA更快到達(dá)固液平衡。當(dāng)固液比增加到一定值后,淋洗劑已經(jīng)過量與土壤顆?;旌?,從而去除率達(dá)到平衡。綜上結(jié)合工程實(shí)際和考慮經(jīng)濟(jì)因素,NTA與草酸、酒石酸復(fù)配淋洗劑最佳固液比為1:9,EDTA與草酸、酒石酸復(fù)配淋洗劑最佳固液比為1:15。

2.3 pH值對土壤中Cr(Ⅵ)去除效果的影響

如圖5所示,NTA與草酸和酒石酸對Cr(Ⅵ)的去除率隨著pH值的增加逐漸降低;EDTA與草酸和酒石酸對Cr(Ⅵ)的去除率隨著pH值的增加先緩慢下降,然后快速下降,最后維持不變。這是因?yàn)閜H值會(huì)對螯合劑的溶解度、金屬離子的吸附和解吸、離子的交換行為產(chǎn)生影響。此外,在pHlt;5時(shí),碳酸鹽完全可溶,因此土壤中以碳酸鹽形式存在的重金屬更易與螯合劑絡(luò)合。本研究中,pH值從3增加到10時(shí),NTA與草酸所配制的復(fù)配淋洗劑對Cr(Ⅵ)的去除率從77.03%下降到66.17%.NTA與酒石酸所配制的復(fù)配淋洗劑對Cr(Ⅵ)的去除率從72.88%下降到66.16%。EDTA與草酸、酒石酸所配制的復(fù)配淋洗劑在pH值范圍為3-5時(shí),去除率幾乎沒有差別,之后繼續(xù)增大淋洗劑的pH值至10時(shí),去除率分別下降至70.27%和71.99%。綜上所述,在本研究中pH值為3時(shí),NTA與草酸、酒石酸的去除率最高,pH值為5時(shí),EDTA與草酸、酒石酸的去除率最高。

2.4Cr(Ⅵ)淋洗動(dòng)力學(xué)特征

將前期篩選出的4種復(fù)配淋洗劑的最優(yōu)使用條件用于淋洗動(dòng)力學(xué)分析。淋洗時(shí)間對土壤中Cr(Ⅵ)淋洗量的影響見圖6。

在淋洗初期,NTA與草酸、酒石酸配制的兩種復(fù)配淋洗劑對土壤中Cr(Ⅵ)的淋洗速率較快,增幅明顯。隨著時(shí)間的逐漸延長,淋洗的增幅速率逐漸降低,在120min后逐漸趨于平緩,240min后增長至最高點(diǎn),后續(xù)不隨時(shí)間延長而增加,Cr(Ⅵ)淋洗率即達(dá)到淋洗平衡階段。根據(jù)淋洗速率的不同,可將Cr(Ⅵ)的淋洗過程分為快速反應(yīng)(0~120min)、慢速反應(yīng)(120-240min)和淋洗平衡(gt;240min)3個(gè)階段。同樣可將EDTA與草酸、酒石酸的淋洗過程分為快速反應(yīng)(0~120min)、慢速反應(yīng)(120~480min)和淋洗平衡(gt;480min)3個(gè)階段。

兩種動(dòng)力學(xué)模型擬合得到的各淋洗劑對土壤中Cr(Ⅵ)的淋洗動(dòng)力學(xué)參數(shù)如表2所示。

由表2可知,當(dāng)使用Elovich模型進(jìn)行擬合時(shí),NTA-酒石酸、EDTA-酒石酸兩種淋洗劑的R2值相對較高,擬合度良好,說明此動(dòng)力學(xué)過程是以非均相擴(kuò)散為主的過程。EDTA-酒石酸的a值大于NTA-酒石酸,說明前者的淋洗量要更多,b值也呈現(xiàn)同樣的規(guī)律,則說明EDTA-酒石酸的淋洗速率更大。使用擬二級動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行擬合,NTA-草酸、EDTA-草酸兩種淋洗劑的R2值比Elovich模型高,這兩種淋洗劑的實(shí)際平衡淋洗量分別為2.418mg·g-1和2.555mg·g-1,與擬合得到的理論淋洗量接近,說明擬二級動(dòng)力學(xué)更適合這兩種復(fù)配淋洗劑。

2.5復(fù)配淋洗劑對Cr(Ⅵ)和總Cr的去除率

將復(fù)配淋洗劑在最佳使用條件下用于污染土壤,探究其對Cr(Ⅵ)和總Cr的去除效果,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖7所示。

NTA-草酸、NTA-酒石酸、EDTA-草酸和EDTA-酒石酸對Cr(Ⅵ)的去除率分別為82.75%、78.60%、87.39%和85.66%;對總Cr的去除率分別為47.49%、43.21%、52.79%和44.31%。由此可見,兩種螯合劑與兩種有機(jī)酸所配制的復(fù)配淋洗劑對Cr(Ⅵ)和總Cr的去除率均差別不大,進(jìn)一步說明NTA替代EDTA的可行性。

2.6淋洗前后重金屬穩(wěn)定性和遷移率的變化

為了探究土壤淋洗前后重金屬穩(wěn)定性和遷移率的變化,將4種復(fù)配淋洗劑在其對應(yīng)的最佳淋洗條件下與受試土壤進(jìn)行振蕩淋洗。原土和淋洗后的土壤用BCR提取法分析其中Cr的含量。淋洗前后土壤中Cr的形態(tài)變化如圖8所示。

如圖8所示,原土中的Cr主要以弱酸提取態(tài)的形式存在,其次是可氧化態(tài)。經(jīng)4種復(fù)配淋洗劑淋洗處理后,弱酸提取態(tài)、可氧化態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)的組分有所下降,可還原態(tài)含量都有所上升。Li等發(fā)現(xiàn),使用草酸和檸檬酸作淋洗劑,可以有效去除土壤中可氧化態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)的Cr,并且Cr在弱酸可提取態(tài)和可還原態(tài)中重新分布,這與本研究中可還原態(tài)組分增加呈現(xiàn)一致的結(jié)果。

土壤中重金屬遷移率和穩(wěn)定性分析通過MF值和IR值進(jìn)行評估,結(jié)果如圖9所示。MF值高的土壤其毒性與生物有效性也很高,IR值越低說明重金屬與土壤結(jié)合強(qiáng)度較弱,易被生物吸收。

原土的MF值為0.41,經(jīng)過4種復(fù)配淋洗劑淋洗后NTA-草酸、NTA-酒石酸、EDTA-草酸、EDTA-酒石酸的MF值分別下降至0.14、0.15、0.13、0.12,重金屬遷移率和生物有效性大幅度降低,這主要是因?yàn)橥寥乐写罅康娜跛峥商崛B(tài)重金屬被去除,殘余組分中剩余金屬與土壤間的強(qiáng)鍵合作用造成的。與此同時(shí),4種復(fù)配淋洗劑淋洗后的IR值由原土的0.369分別下降為0.307、0.309、0.289和0.309,淋洗后土壤中重金屬的穩(wěn)定性有所下降。由BCR提取法得到的結(jié)果可知,IR值下降的原因是土壤中較穩(wěn)定的可氧化態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)組分減少,其轉(zhuǎn)化為了較不穩(wěn)定的可還原態(tài)。這與鄭復(fù)樂等使用EDTA和檸檬酸對重金屬污染土壤進(jìn)行淋洗后發(fā)現(xiàn)Cr的可還原態(tài)含量有所上升,重金屬穩(wěn)定性下降的結(jié)果一致。綜上所述,螯合劑和有機(jī)酸所形成的復(fù)配淋洗劑能夠有效降低土壤中重金屬的遷移率和潛在風(fēng)險(xiǎn)。

2.7淋洗前后土壤理化性質(zhì)變化

使用淋洗法修復(fù)重金屬污染土壤過程中,不僅要關(guān)注淋洗效果,同時(shí)還需要關(guān)注淋洗前后土壤理化性質(zhì)的變化。土壤有機(jī)質(zhì)含量是體現(xiàn)土壤肥力的重要指標(biāo),土壤脲酶和脫氫酶能夠作為微生物學(xué)指標(biāo)反映土壤的環(huán)境變化。土壤理化性質(zhì)變化如表3所示。

由表3可知,淋洗后土壤中的有機(jī)質(zhì)含量明顯上升,一方面草酸和酒石酸本就是有機(jī)酸,另一方面土壤重金屬會(huì)與有機(jī)酸結(jié)合并在土壤中殘留,從而使得土壤有機(jī)質(zhì)增加。在本研究中,淋洗后土壤中脲酶和脫氫酶的活性降低,這與高一丹等的研究結(jié)果一致。其中使用NTA與有機(jī)酸進(jìn)行淋洗,土壤有機(jī)質(zhì)含量和脲酶、脫氫酶活性均比EDTA與有機(jī)酸要高;TCLP提取態(tài)中Cr(Ⅵ)和總Cr的濃度均比EDTA與有機(jī)酸低,NTA-草酸復(fù)配相較于原土Cr(Ⅵ)和總Cr浸出率降低92.50%和91.75%。綜上所述,NTA-草酸對土壤毒性更低,淋洗后可降低生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

淋洗前后土壤的掃描電鏡圖見圖10。如圖lOa所示,淋洗前,土壤表面輪廓清晰可見且較為光滑。經(jīng)過淋洗處理后,有一些土壤顆粒表面變得粗糙,但整體的土壤結(jié)構(gòu)仍然清晰可見。這表明了使用4種復(fù)配淋洗劑進(jìn)行淋洗,對土壤侵蝕作用小,對土壤結(jié)構(gòu)的破壞也較小。

2.8淋洗劑成本核算

結(jié)合前文研究,選取0.25mol·L-1的NTA與0.3mol·L-1草酸進(jìn)行藥劑成本核算,調(diào)查得到市面上大部分工業(yè)級NTA和草酸的價(jià)格分別為11.8元·kg-1和0.95元·kg-1。處理每千克污染土壤所需淋洗劑的體積為9L,按等體積復(fù)配,投加兩種試劑量分別為0.22kg和0.17kg,故淋洗劑所需成本為2.76元·kg-1污染土壤。

3結(jié)論

(1)NTA、EDTA與草酸、酒石酸所配制的復(fù)配淋洗劑對Cr(Ⅵ)污染土壤的去除率明顯高于單一淋洗劑。淋洗劑濃度、固液比、pH值和淋洗時(shí)間對Cr(Ⅵ)淋洗效果影響較大,混合等體積0.25mol·L-1的NTA和0.3mol·L-1草酸在固液比為1:9、pH值為3、淋洗240 min時(shí)對污染土壤Cr(Ⅵ)的最大去除率為82.75%,EDTA與草酸在最佳淋洗條件下對污染土壤Cr(Ⅵ)的去除率為87.39%,兩者去除效果相差較小。

(2)Elovich模型更適合NTA或EDTA與酒石酸對Cr(Ⅵ)的淋洗動(dòng)力學(xué)過程;擬二級動(dòng)力學(xué)模型更適合NTA或EDTA與草酸對Cr(Ⅵ)的淋洗動(dòng)力學(xué)過程,并且理論平衡淋洗量與實(shí)際平衡淋洗量接近。

(3)BCR結(jié)果表明,淋洗后土壤中弱酸可提取態(tài)、可氧化態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)的Cr含量降低,重金屬遷移率和生物有效性大幅度降低,可還原態(tài)Cr含量上升,說明重金屬穩(wěn)定性下降。

(4)淋洗后,土壤中的有機(jī)質(zhì)含量上升,酶活性降低,土壤顆粒結(jié)構(gòu)變化較小,淋洗后TCLP提取態(tài)Cr(Ⅵ)和總Cr含量大幅度降低。其中NTA與有機(jī)酸復(fù)配對土壤的危害較小,證明NTA能夠替代EDTA在復(fù)配淋洗劑中的作用,及其在土壤淋洗過程中應(yīng)用的可行性。

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