重金屬污染土壤后，其不能被土壤微生物所分解，容易在土壤中積累，并能被生物富集。重金屬污染的土壤通過食物鏈能嚴(yán)重危害人體健康。因而，重金屬污染土壤的修復(fù)顯得極為重要。重金屬污染土壤的修復(fù)通常包括物理、化學(xué)和生物修復(fù)方法。最有效最徹底的方法有化學(xué)修復(fù)和植物修復(fù)等。其中化學(xué)淋洗是化學(xué)修復(fù)中一個重要的修復(fù)手段。

 

六價鉻具有致癌、致畸和致突變的作用，因而六價鉻污染土壤的修復(fù)對人類健康十分重要，目前已經(jīng)存在很多修復(fù)鉻污染土壤的技術(shù)。專利文獻(xiàn) CN1810397 采用植物和污水凈化作用聯(lián)合將土壤中六價鉻遷移至植物體內(nèi)或轉(zhuǎn)移至滲濾層池的水中，通過草坪、玉米等作物的生理作用最終使?jié)B濾層池水中的六價鉻轉(zhuǎn)移至植物體內(nèi)。此方法主要利用植物吸收土壤中的鉻，基于植物生長周期長，修復(fù)效果緩慢，而且吸收鉻的植物還需要后續(xù)處理。專利 CN102247980A 采用檸檬酸和軟錳礦混合物作為鉻污染土壤的淋洗劑，檸檬酸和軟錳礦的重量百分比分別為 95–99% 和 1%–5%。根據(jù)我們的實驗結(jié)果，檸檬酸在六價鉻后面還原沉淀過程中有嚴(yán)重干擾，不利于去除鉻。專利 CN102228901A 將二價鐵鹽溶液加入鉻污染土壤中將六價鉻還原為三價鉻，再將石灰溶液注入土壤中將三價鉻轉(zhuǎn)化為氫氧化鉻沉淀。此原位固化 / 穩(wěn)定化修復(fù)方法的缺點是土壤中鉻仍然停留在土壤中，盡管六價鉻被還原為三價鉻，但是在天然條件下有可能再次將三價鉻氧化為六價，因而存在風(fēng)險。此外，此方法將大量鐵引入土壤中，會帶來二次污染。專利文獻(xiàn) CN102652956A 提出一種原位淋洗設(shè)備方法，將水灑在污染土壤表面，再從地下水抽提井中將表面滲透淋洗的水抽到表面進(jìn)行處理。此方法的弊端是水對鉻的淋洗效果不佳，如果提高淋洗效果，只能增加淋洗次數(shù)，這樣會增加廢水處理量。專利文獻(xiàn) CN102357522A 采用復(fù)極性電極電動方法修復(fù)鉻污染土壤，雖然此方法對六價鉻的去除率高達(dá) 84.1–89.6%，但此方法需要持續(xù)通電 120h 以上，因而能耗大，成本高。

 

六價鉻污染土壤的淋洗設(shè)備，包括的主要步驟有淋洗攪拌設(shè)備、固液分離、六價鉻還原和沉淀及沉淀去除，所述淋洗攪拌設(shè)備所使用的設(shè)備包括攪拌罐、第一電動機(jī)、第一攪拌器和第一螺桿泵，所述第一電動機(jī)架于攪拌罐頂部并與第一攪拌器相連，第一螺桿泵進(jìn)口通過管道與攪拌罐頂部設(shè)有的通孔連接，管道伸入罐體內(nèi)，第一螺桿泵出口與攪拌罐底部設(shè)有的通孔相連 ；固液分離所使用的設(shè)備包括第二螺桿泵和塑料儲罐，第二螺桿泵通過管道與攪拌罐體內(nèi)部相連，抽取溶液入塑料儲罐 ；六價鉻還原和沉淀所使用的設(shè)備包括塑料儲罐、第二攪拌器和加藥器，所述塑料儲罐中通過加藥器加入藥劑，第二攪拌器攪拌塑料儲罐內(nèi)的溶液 ；沉淀去除所使用的設(shè)備包括塑料儲罐、第三螺桿泵、壓濾機(jī)、第二電動機(jī)和蓄水池，第二電動機(jī)設(shè)于壓濾機(jī)的一端，蓄水池設(shè)于壓濾機(jī)的下方，所述第三螺桿泵將塑料儲罐反應(yīng)后含絮狀物溶液泵入壓濾機(jī)遠(yuǎn)離第二電動機(jī)的一端，濾出液進(jìn)入蓄水池 ；將 0.21–0.82mol/L 的鹽酸和污染土壤按照質(zhì)量比為 5:1–10:1 進(jìn)行攪拌，靜置后抽出上清液，將上清液在酸性條件下加入還原劑鐵粉或焦亞硫酸鈉或其二者的任意比混合物，加入量為每 kg土 59–68g，將淋洗液中六價鉻還原為三價鉻，加入固體堿將三價鉻沉淀出來，實現(xiàn)分離。

 

有益效果 ：通過試驗采樣并測定樣品得知，淋洗液稀鹽酸濃度為 0.21mol/L、5:1水土比攪拌 3 小時的條件下，土壤中六價鉻去除率最大。這一現(xiàn)象并不符合人們常規(guī)認(rèn)為淋洗液濃度越大、水土比越高，淋洗效果越好的規(guī)律。以上述條件淋洗過后，再加入等量的水進(jìn)行第二次攪拌同樣的時間，則總?cè)コ誓苓_(dá)到88%–91%。后續(xù)水處理過程中，選擇焦亞硫酸鈉作為還原劑，與鐵粉相比，不僅能大量縮短反應(yīng)時間，還能減少還原劑用量，降低成本。因為鐵粉對六價鉻的還原機(jī)制是 ：鐵先與鹽酸反應(yīng)生成二價鐵離子，二價鐵離子再在酸性條件下將六價鉻還原為三價鉻。在中試條件下，鐵粉與鹽酸反應(yīng)并將六價鉻還原需要數(shù)天時間。而且跟焦亞硫酸鈉相比，二價鐵離子的還原能力較弱，需要在很低的 pH 下才能發(fā)揮還原作用，因而會消耗大量的鹽酸。所以試驗結(jié)果推薦采用焦亞硫酸鈉作為還原劑。沉淀過程選擇氫氧化鈣作為沉淀劑，好處在于過量的氫氧化鈣不能溶解已形成的沉淀物如氫氧化鉻等，不用擔(dān)心強(qiáng)堿過量溶解氫氧化鉻釋放鉻于水中的副作用。