[发明专利]一种修复有机污染土壤的超声波淋洗方法

说明书

技术领域

本发明涉及污染土壤修复技术，特别涉及一种用于修复有机污染土壤的超声波淋洗方法。

背景技术

近年来，随着我国工业化和城市化进程的不断加快，土壤环境污染问题日益严峻，据统计，目前我国受有机污染物(石油烃、农药和多环芳烃)污染的农田达3.6×10⁷公顷，其中农药污染面积约1.6×10⁷公顷，主要农产品的农药残留超标率高达16～20%；因油田开采造成的严重石油污染土地面积达1×10⁴公顷，石油炼化业也使大面积土地受到污染。由此可见有机物对我国土壤的污染状况已开始对土地资源可持续利用与农产品生态安全构成威胁，因此有机污染土壤的修复治理已成为我国生态环境保护的重要任务。

目前，有机污染土壤的修复方法主要包括热处理法、土壤气提法、生物修复法和土壤淋洗修复法。与其他修复方法相比，土壤淋洗修复法具有治理效果稳定、彻底的优点，尤其适用于重度污染土壤的治理，而且治理费用相对较低廉，现已成为污染土壤快速修复技术研究的热点和发展方向之一。

目前用于修复有机污染土壤的淋洗方法主要是化学表面活性剂淋洗法。常用的表面活性剂主要是十二烷基硫酸钠、曲拉通X-100等。这些表面活性剂能够显著降低溶剂（一般为水）的表面张力和液-液界面张力，通过胶束的形成使污染物进入内核，增加污染物在水中的溶解度。然而大量研究表明，表面活性剂对有机污染的洗脱效果受其临界胶束浓度的影响，当使用浓度低于临界胶束浓度时，对污染物的增溶作用不大，因此表面活性剂淋洗时淋洗剂的使用浓度较高。研究还表明土壤对表面活性剂吸附容量很大，而且吸附后不容易解吸，易导致其在土壤中的大量残留。由于化学表面活性剂本身具有一定的生物毒性，部分含氯和双酚的表面活性剂还具有致畸性、致突变性和致癌性，因此其在土壤中的大量残留会引发修复后土壤的二次污染问题。此外，现有的土壤淋洗方式主要以柱淋洗和振荡淋洗为主，淋洗反应达到平衡的时间较长，致使修复周期和修复成本增加。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种处理效果好，淋洗反应时间短且不会引起二次污染的修复有机污染土壤的超生波淋洗方法。

一种修复有机污染土壤的超生波淋洗方法如下

1．以重量百分比为1～4的磺化硫杂杯[4]芳烃水溶液为土壤淋洗液，采用硝酸调节淋洗液pH值为3～4。

2．将土壤淋洗液和有机污染土壤置于离心管中，控制土壤淋洗液的体积与有机污染土壤的质量的比值为2.5～5，土壤淋洗液的体积和有机污染土壤的质量分别以毫升和克计。

3．将离心管置于超声波清洗器中，控制温度为10℃，频率为40千赫，功率为250瓦，超声15～20分钟。

4．取出离心管，置于离心机中，在6000转/分钟速率下离心分离5分钟，倒去上清液。

5．向离心管中加入与土壤淋洗液等体积的水，在室温下，置于超声波清洗器中，频率为40千赫，功率为250瓦，超声5分钟；然后放入离心机中，在6000转/分钟速率下离心分离5分钟，倒去上清液，得到洗净土壤。

本发明要求以磺化硫杂杯[4]芳烃水溶液为土壤淋洗液，并且调控土壤淋洗液pH值为3～4，这主要由于所用土壤淋洗液的活性组分为磺化硫杂杯[4]芳烃，其对有机物的去除主要依靠其分子上沿疏水苯环空腔通过多个磺化硫杂杯[4]芳烃分子聚集形成疏水环境实现对有机污染物分子的包合。实验表明当溶液pH值处于强酸性条件时，磺化硫杂杯[4]芳烃分子下沿的酚羟基不易电离，分子处于中性状态，随着溶液pH值的升高，磺化硫杂杯[4]芳烃分子下沿的酚羟基氢原子逐步离去，分子下沿呈现负电性，磺化硫杂杯[4]芳烃分子间由于静电作用而发生相互排斥，这不利于磺化硫杂杯[4]芳烃分子的聚集，因而对有机污染物的包合能力下降，使得其对有机污染物的淋洗去除效果显著降低，因此土壤淋洗液pH值控制在3～4较为适宜。温度实验结果表明高温条件下磺化硫杂杯[4]芳烃与有机污染物分子包合物的稳定性降低，不利于对有机污染物的淋洗去除，因而控制淋洗温度为10℃。淋洗动力学实验表明超声15～20分钟，对有机物的洗脱去除效果基本接近平衡，而采用振荡淋洗法则需6小时以上才能达到平衡，因此超声淋洗大大缩短了淋洗反应时间。由于淋洗后土壤表面会吸附少量淋洗剂磺化硫杂杯[4]芳烃，实验表明清水清洗能够达到较好的去除效果。此外，毒理试验研究表明磺化硫杂杯[4]芳烃是一种毒性极低的土壤淋洗剂，少量的残留不会引起修复后土壤的二次污染问题。

本发明的有益效果