專利名稱：一種用于有機氯農(nóng)藥污染土壤的洗脫液及其修復(fù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及污染土壤修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于有機氯農(nóng)藥高污染場地土 壤的洗脫液及其利用該洗脫液修復(fù)污染土壤的方法。
背景技術(shù)：
目前有機氯土壤污染物的修復(fù)，有多種修復(fù)方式，主要分為微生物修復(fù)、動植物修 復(fù)和物理化學(xué)法修復(fù)。其中，申請?zhí)?200910032690. 8提供了一種超聲波修復(fù)DDT污染土壤 的方法，該方法主要利用超聲波的空化效應(yīng)與擾動效應(yīng)降解或消減土壤中的DDT等有機氯 農(nóng)藥污染物。但該方法對設(shè)備的投資較大，不利于推廣。申請?zhí)?200610053042. 7提供了 一種陽離子表面活性劑增強金屬還原有機氯化物脫氯的方法；申請?zhí)?200810235114. 9提 供了一種固定化微生物_人工濕地處理化工尾水工藝；上述兩件發(fā)明都是對水體中的有機 氯去除，而不適用于土壤有機氯污染的修復(fù)。與本發(fā)明最接近的現(xiàn)有技術(shù)是表面活性劑洗脫技術(shù)。現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷主要是 洗脫效率相對較低、回收利用存在技術(shù)困難、洗脫修復(fù)成本昂貴，市場運用前景不明。而缺 陷產(chǎn)生的主要原因有表面活性劑雖然能洗脫污染土壤中部分有機污染物，但總體效率不 高；土壤顆粒對表面活性劑分子存在吸持效應(yīng)，導(dǎo)致表面活性劑的投入量較高；表面活性 劑市場價格相對較高，從而導(dǎo)致總體修復(fù)成本昂貴。因此，研發(fā)經(jīng)濟、高效的增效洗脫液新配方具有重要的現(xiàn)實意義。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明針對上述技術(shù)缺陷，提供一種用于有機氯農(nóng)藥污染土壤的洗脫 液及應(yīng)用該洗脫液修復(fù)污染土壤的方法，該洗脫液的修復(fù)效果好，提高了單批次有機氯農(nóng) 藥污染場地土壤洗脫修復(fù)效率；降低有機氯農(nóng)藥污染場地土壤洗脫修復(fù)成本。技術(shù)方案一種用于有機氯農(nóng)藥污染土壤的洗脫液，該洗脫液包括59TlO%v/v沸 程為60-90°C的石油醚、10%v/v正丙醇，余量為水。所述水中含有體積濃度不超過20%的雙 氧水。利用洗脫液修復(fù)有機氯農(nóng)藥污染土壤的方法，修復(fù)步驟為對污染土壤進(jìn)行篩分， 將粒徑小于2毫米的土粒置于攪拌器內(nèi)，攪拌器的容積與土壤體積比不小于3. 5 ；向攪拌器 內(nèi)加入相當(dāng)于土壤2倍體積的洗脫液并加熱攪拌，加熱溫度為50°C;攪拌廣3小時；停止攪 拌并靜置，將攪拌器中上層液體分離，而對下層土壤懸液體系以板框壓濾實現(xiàn)土水分離完 成洗脫修復(fù)。本發(fā)明的工作原理是1、石油醚對土壤中有機氯農(nóng)藥類污染物有良好的溶解性； 2、正丙醇具有親油親水二重性，可促進(jìn)不同相間物質(zhì)遷移；3、雙氧水具有氧化土壤有機質(zhì) 能力，可促進(jìn)有機氯農(nóng)藥從土壤顆粒解吸；4、升溫有助于強化解吸進(jìn)程。四者的集成可以有 效促進(jìn)有機氯農(nóng)藥分子從土壤顆粒中解吸并由水相向油相(石油醚)迅速傳質(zhì)，協(xié)同產(chǎn)生大 于單一試劑洗脫效率的顯著效應(yīng)。
3
有益效果本發(fā)明能完成的任務(wù)是對超高濃度有機氯農(nóng)藥高污染場地土壤中的目 標(biāo)污染物能夠?qū)崿F(xiàn)高效經(jīng)濟洗脫修復(fù)。具有的優(yōu)點是洗脫效率高且洗脫成本相對較低， 對于有機氯農(nóng)藥總濃度大于IOppm且小于IOOppm污染土壤，在1小時內(nèi)單批次去除率達(dá)到 80 士 5%，洗脫液成本低于600元/噸土 ；對于有機氯農(nóng)藥總濃度大于IOOppm且小于IOOOppm 污染土壤，在1小時內(nèi)單次去除率在達(dá)到80士5%，洗脫液成本低于1000元/噸土 ；對于 有機氯農(nóng)藥總濃度大于IOOOppm且小于IOOOOppm污染土壤，在2小時內(nèi)單次去除率在達(dá) 到80士5%，洗脫液成本低于1500元/噸土 ；對于有機氯農(nóng)藥總濃度大于IOOOOppm且小于 15000ppm污染土壤，在3小時內(nèi)單次去除率在達(dá)到75士5%，洗脫液成本低于2000元/噸土 ； 對于有機氯農(nóng)藥總濃度大于15000ppm且小于20000ppm污染土壤，在3小時內(nèi)單次去除率 在達(dá)到80士5%，洗脫液成本低于2500元/噸土。工業(yè)級石油醚價格較低，對有機氯農(nóng)藥有 較大的溶解性；工業(yè)級正丙醇親水親油性可對有機氯農(nóng)藥起到助溶作用，加速污染物從土 壤解吸并轉(zhuǎn)移至石油醚；工業(yè)級雙氧水價格較低，氧化作用降低污染物質(zhì)與土壤顆粒結(jié)合 程度；加熱可以強化污染物從土壤解吸；水能使固液混合充分，洗脫均勻，且由于密度比石 油醚大，可以使石油醚自然分層，從而減少土壤對石油醚的吸持。
具體實施例方式實施例1 對于有機氯農(nóng)藥總濃度大于IOppm且小于IOOppm污染土壤
污染土壤采自江蘇某關(guān)閉農(nóng)藥生產(chǎn)場地，采樣點距離地表約1米處，土壤有機質(zhì)含量 0. 66%，pH值6. 84，陽離子交換量18cmolkg_1, 土壤顆粒小于2 μ m粒徑占25. 5%，2-50 μ m 粒徑占66. 9%，大于50 μ m占7. 6%，目標(biāo)污染物為有機氯農(nóng)藥類DDTs，其污染物總濃度 為82. 99士4. 28mg kg、其四種同系物的濃度分別為p，ρ，-DDT 58. 80士3. 80 mg kg、 ο, ρ，-DDT 6.92士0· 63 mg kg-1, ρ, p' -DDD 15. 55士0· 89 mg kg-1，ρ, ρ，-DDE 1· 69士0· 09 mg kg—1。洗脫前，先將污染土壤風(fēng)干過篩，去除土壤中粒徑較大的石塊、植物根系等不易 破碎的物質(zhì)，再取粒徑小于2毫米的土壤顆粒傾倒入攪拌器中，之后加入相當(dāng)于土壤2倍 體積的洗脫液，其洗脫液成分按體積比由5%的工業(yè)級石油醚、10%的正丙醇和85%的自 來水組成；接著對土壤懸液體系進(jìn)行持續(xù)攪拌，同時加熱溫控至50°C，最后對土壤懸液靜 置分層，脫水，洗脫后土壤監(jiān)測結(jié)果顯示其中污染物總含量為17. 40 士 1.2 mg kg—1，總?cè)?除率為79. 89士5. 28%，四種同系物的去除率分別為p，p，-DDT 80. 95士 1. 8%，o，p，-DDT 75. 14 士 1. 30%, p, p，-DDD 71. 64 士 1. 54%, p, p，-DDE 87. 57 士 0· 59%。洗脫液成本約 600 元 人民幣/噸土，具有廣泛的應(yīng)用前景。實施例2 對于有機氯農(nóng)藥總濃度大于IOOppm且小于IOOOppm污染土壤
污染土壤采自江蘇省溧陽某關(guān)閉農(nóng)藥生產(chǎn)場地，采集土壤表層0-50cm處，土壤有機 質(zhì)含量4. 12%，pH值6. 87，陽離子交換量16cmol/kg, 土壤顆粒小于2 μ m粒徑占20. 24%， 2-50 μ m粒徑占71. 36%，大于50 μ m占8. 40%，目標(biāo)污染物為有機氯農(nóng)藥類DDTs，其污染 物總濃度為616.7±9.82mg kg—1，其五種同系物的濃度分別為p，ρ，-DDT 67. 37士3. 05 mg kg-1, ο, p' -DDT 316. 58 + 15. 81 mg kg-1, ρ, p' -DDD 1. 65 + 0. 05 mg kg-1, ρ, ρ' -DDE 134. 30 士 3. 50 mg kg-1, ο, p' -DDE 96. 17 士 3. 24 mg kg人洗脫前，先將污染土壤風(fēng)干過 篩，去除土壤中粒徑較大的石塊、植物根系等不易破碎的物質(zhì)，再取粒徑小于2毫米的土壤顆粒傾倒入攪拌器中，之后加入相當(dāng)于土壤2倍體積的洗脫液，其洗脫液成分按體積比 由5%工業(yè)級石油醚、10%正丙醇和80%體積濃度為5%的雙氧水組成；接著對土壤懸液體 系進(jìn)行持續(xù)攪拌，同時加熱溫控至50°C，最后對土壤懸液靜置分層，脫水，洗脫后土壤監(jiān)測 結(jié)果顯示其中污染物總含量為117. 13士4. 12mg kg—1，總?cè)コ蕿?0. 98士0. 81%，五種同系 物的去除率分別為 p, p，-DDT 100 %，ο, p，-DDT 80. 95士 1. 8%, ρ, ρ，-DDD 100%, ρ, ρ，-DDE 67. 63士3. 85%, ο, ρ，-DDE 69. 43士2. 32%。從上述實例中可知此方法單次洗脫效果良好，洗 脫液成本約1000元人民幣/噸土，具有廣泛的應(yīng)用前景。實施例3 對于有機氯農(nóng)藥總濃度大于IOOOppm且小于IOOOOppm污染土壤
污染土壤采自河北省某關(guān)閉農(nóng)藥生產(chǎn)場地，采集土壤表層0-50cm處，土壤有機質(zhì)含量 4. 72%，pH值6. 47，陽離子交換量21cmol/kg，土壤顆粒小于2 μ m粒徑占18. 24%, 2-50 μ m 粒徑占51. 51%，大于50μπι占30. 25%，目標(biāo)污染物為有機氯農(nóng)藥類DDTs，其污染物總濃度 為 1219. 28士 16. 41mg kg—1，其五種同系物的濃度分別為 p，ρ，-DDT 114. 80士6. 40 mg kg—1， o，ρ，-DDT 688. 43士9. 14 mg kg-1，p，ρ，-DDD 0.48士0.06 mg kg-1，ρ, ρ，-DDE 184. 45士8. 21 mg kg—1，。，？，· 231. 12士 15. 05 mg kg—1。洗脫前，先將污染土壤風(fēng)干過篩，去除土壤中粒 徑較大的石塊、植物根系等不易破碎的物質(zhì)，再取粒徑小于2毫米的土壤顆粒傾倒入攪拌 器中，之后加入相當(dāng)于土壤2倍體積的洗脫液，其洗脫液成分按體積比由5%工業(yè)級石油醚、 10%正丙醇和85%體積濃度為10%的雙氧水組成；接著對土壤懸液體系進(jìn)行持續(xù)攪拌2小 時，同時加熱溫控至50°C，最后對土壤懸液靜置分層，脫水，洗脫后土壤監(jiān)測結(jié)果顯示其中 污染物總含量為144. 23士 11. 5mg kg—1，總?cè)コ蕿?8. 18士0. 79%，五種同系物的去除率分 別為 P，P，-DDT 100%，o，p，-DDT 94. 93士0. 13%，ρ, ρ，-DDD 100%，ρ, ρ，-DDE 76. 26士0· 67%， o，ρ，-DDE 71. 61 士4. 25%。洗脫液成本約1500元人民幣/噸土。實施例4 對于有機氯農(nóng)藥總濃度大于IOOOOppm且小于15000ppm污染土壤 污染土壤采自江蘇省鹽城某關(guān)閉農(nóng)藥生產(chǎn)場地，采集土壤表層0-50cm處，土壤有機
質(zhì)含量5. 13%，pH值5. 97，陽離子交換量19cmol/kg, 土壤顆粒小于2 μ m粒徑占20. 16%， 2-50 μ m粒徑占57. 32%，大于50 μ m占22. 52%，目標(biāo)污染物為有機氯農(nóng)藥類DDTs，其 污染物總濃度為11095. 33 士 196. 47mg kg—1，其五種同系物的濃度分別為ρ，ρ，-DDT 1017. 13士54. 55 mg kg-1，o，p，-DDT 6167. 90士 190. 64 mg kg-1，p，ρ，-DDD 14. 90士0.13 mg kg-1，p，p，-DDE 1216. 62士55. 99 mg kg-1，o，p，-DDE 2678. 78士60. 54 mg kg-1。洗脫前，先 將污染土壤風(fēng)干過篩，去除土壤中粒徑較大的石塊、植物根系等不易破碎的物質(zhì)，再取粒徑 小于2毫米的土壤顆粒傾倒入攪拌器中，之后加入相當(dāng)于土壤2倍體積的洗脫液，其洗脫 液成分按體積比由5%工業(yè)級石油醚、10%正丙醇和、85%體積濃度為15%的雙氧水組成；接 著對土壤懸液體系進(jìn)行持續(xù)攪拌連續(xù)工作3小時，同時加熱溫控至50°C，最后對土壤懸液 靜置分層，脫水，洗脫后土壤監(jiān)測結(jié)果顯示其中污染物總含量為2861. 57士83. 20mg kg—1，總 去除率為74. 20士 1. 06%，五種同系物的去除率分別為ρ, p，-DDT 78. 63士 1. 26%，o，p，-DDT 74. 50士 1. 56%，ρ, ρ，-DDD 100%，p, p，-DDE 65. 30士0. 88%，ο, ρ，-DDE 75. 66士0.93%。洗脫 液成本約2000元人民幣/噸土。實施例5 對于有機氯農(nóng)藥總濃度大于15000ppm且小于20000ppm污染土壤 污染土壤采自河北省石家莊某關(guān)閉農(nóng)藥生產(chǎn)場地，采集土壤表層0-50cm處，土壤
有機質(zhì)含量5. 27%，pH值6. 16，陽離子交換量22cmol/kg，土壤顆粒小于2 μ m粒徑占25. 56%，2-50 μ m粒徑占61. 45%，大于50 μ m占12. 99%，目標(biāo)污染物為有機氯農(nóng)藥類DDTs， 其污染物總濃度為18280. 12士231. Olmg kg—1，其五種同系物的濃度分別為p，p，-DDT 1488. 53士56. 63 mg kg-1, ο, ρ，-DDT 10414. 80士 168. 84 mg kg、ρ, ρ，-DDD 14. 25士0· 66 mg kg-1，p，p，-DDE 2660. 37士65. 67 mg kg-1, ο, p'-DDE 3702. 17士87. 83 mg kg-1。洗脫前， 先將污染土壤風(fēng)干過篩，去除土壤中粒徑較大的石塊、植物根系等不易破碎的物質(zhì)，再取粒 徑小于2毫米的土壤顆粒傾倒入攪拌器中，之后加入相當(dāng)于土壤2倍體積的洗脫液，其洗脫 液成分按體積比由10%工業(yè)級石油醚、10%正丙醇和、80%體積濃度為20%的雙氧水組成； 接著對土壤懸液體系進(jìn)行持續(xù)攪拌連續(xù)工作3小時，同時加熱溫控至50°C，最后對土壤懸 液靜置分層，脫水，洗脫土壤監(jiān)測結(jié)果顯示其中污染物總含量為3881. 80士90. 31mg kg—1，總 去除率為78. 77士0. 38%，五種同系物的去除率分別為p，p，-DDT 78. 23士 1. 55%，o，p，-DDT 78. 91 士0. 32%，ρ, ρ，-DDD 100%，p, p，-DDE 78. 99士0. 29%，ο, ρ，-DDE 78. 30士0.87%。洗脫 液成本約2500元人民幣/噸土，具有廣泛的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1. 一種用于有機氯農(nóng)藥污染土壤的洗脫液，其特征在于該洗脫液包括59Γ Ο%ν/ν沸程 為60-90°C的石油醚、10%ν/ν正丙醇，余量為水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于有機氯農(nóng)藥污染土壤的洗脫液，其特征在于所述水 中含有體積濃度不超過20%的雙氧水。
3.利用權(quán)利要求1或2所述洗脫液修復(fù)有機氯農(nóng)藥污染土壤的方法，其特征在于修復(fù) 步驟為a.對污染土壤進(jìn)行篩分，將粒徑小于2毫米的土粒置于攪拌器內(nèi)，攪拌器的容積 與土壤體積比不小于3. 5 ；b.向攪拌器內(nèi)加入相當(dāng)于土壤2倍體積的洗脫液并加熱攪拌， 加熱溫度為50°C;攪拌廣3小時；c.停止攪拌并靜置，將攪拌器中上層液體分離，而對下層 土壤懸液體系以板框壓濾實現(xiàn)土水分離完成洗脫修復(fù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于有機氯農(nóng)藥污染土壤的洗脫液及其修復(fù)方法，該洗脫液包括5%~10%v/v沸程為60-90℃的石油醚、10%v/v正丙醇，余量為水。修復(fù)有機氯農(nóng)藥污染土壤的方法對污染土壤進(jìn)行篩分；加入相當(dāng)于土壤2倍體積的洗脫液并加熱攪拌；將攪拌器中上層液體分離，而對下層土壤懸液體系以板框壓濾實現(xiàn)土水分離完成洗脫修復(fù)采用該洗脫液洗脫有機氯農(nóng)藥濃度為10~20000ppm污染土壤時，目標(biāo)污染物去除率都可達(dá)約80%，隨污染程度的不同，洗脫成本為約600~2500元人民幣/噸土。本方法對于關(guān)閉搬遷的有機氯農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)污染場地土壤修復(fù)具有運用前景。
文檔編號C09K17/14GK102002367SQ201010547630
公開日2011年4月6日 申請日期2010年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月17日
發(fā)明者卞永榮, 葉茂, 楊興倫, 王芳, 蔣新, 谷成剛, 魏海江 申請人:中國科學(xué)院南京土壤研究所