原位去除土壤砷污染的柱载系统及去除土壤砷污染的方法技术方案

本发明专利技术公开一种原位去除土壤砷污染的柱载系统，包括柱载柱体，柱载柱体为空心柱，柱载柱体的底部设有实心的用于安插在土层中的圆锥头，柱载柱体内装有石英砂和铁基吸附剂，柱载柱体的外围均匀开设有若干孔。本发明专利技术中的原位去除土壤砷污染的柱载系统及去除土壤砷污染的方法，利用柱载系统对土壤砷污染进行提取去除修复，该修复技术可通过柱载装置从土壤中高效回收吸附剂，同时，该提取技术可避免提取效率受到活体植物生长速率和气候条件限制的瓶颈，可以有选择性的调节提取柱的应用密度和反应提取时间等，操作简单、高效提取As且无二次污染。

In situ removal of soil arsenic pollution by column system and methods for removal of soil arsenic pollution

【技术实现步骤摘要】
原位去除土壤砷污染的柱载系统及去除土壤砷污染的方法
本专利技术涉及重金属污染土壤原位修复治理
，特别是涉及一种原位去除土壤砷污染的柱载系统及去除土壤砷污染的方法。
技术介绍
As作为一种无临界值的高毒性类金属被国际癌症研究署列为第I类致癌物(classIcarcinogen)。近年来，由于地质成因和各种人为活动，As已大量释放至环境中，造成土壤、水体和食物链的广泛污染，成为严重威胁我国和全球农业安全与人体健康的优先污染物。在孟加拉国，地下水As污染导致每年约1000吨As通过灌溉水进入稻田土壤，使数百万人口受到饮用水和食物链As暴露。我国As污染区范围远远超过孟加拉国，2014年环境保护部和国土资源部联合发布的首次全国土壤污染状况调查公报显示，我国土壤As污染点位超标率达到2.7％，仅次于镉和镍，已成为我国多地农业土壤中的首要类金属污染物。特别地，在湖南、广西、贵州等地区，各类金属和燃煤等矿产资源的长期开采冶炼已造成大面积稻田土壤As污染，对我国稻米安全构成严重威胁。因此，在粮食需求的不断增加、耕地面积逐年减少、农业土壤As污染日趋严重的压力下，高效控制和修复稻田土壤As污染，保障稻田土壤环境质量与持续高产性能，已成为我国当前迫切需要研究和解决的重要现实环境问题。铁氧化物对砷具有较强吸附能力，其中，纳米零价铁(NZVI)已经广泛的应用到重金属的污染修复中，并且取得较好的研究成果，但是由于NZVI极强的反应活性使其存在易自燃、易氧化、易团聚、化学性质不稳定等关键问题，其中氧化和团聚将极大地降低NZVI对污染物的有效接触面积与去除效率，因此为有效地避免NZVI自身存在的不足，NZVI的改性已成为现在众多学者的研究重点。目前，化学钝化和植物提取是砷污染土壤修复中最常用的两种技术，其中，植物提取对中轻度和重度As污染土壤进行提取修复所需的时间很长，并且由于As超积累植物并非食用或经济作物，其在耕作土壤中的大面积、长期种植将极大地影响粮食生产，影响国家粮食安全，由此极大地制约了该方法在现实环境中的大面积推广应用；而化学钝化过程会将所有外源钝化剂全部遗留在土壤中，对土壤结构、质地、酸碱性、肥力质量以及微生物菌群功能与结构等土壤特性将产生潜在不良影响，未来一旦发生土壤质量退化将无法逆转，因此，大多数化学钝化技术很难进行大田修复应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种原位去除土壤砷污染的柱载系统及去除土壤砷污染的方法，以解决上述现有技术存在的问题，不仅可以使土壤砷得到去除，而且可以从土壤中回收吸附材料，在大大提高修复效率和简易操作的同时，有效地降低了吸附剂对土壤的二次污染。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种原位去除土壤砷污染的柱载系统，包括柱载柱体，所述柱载柱体为空心柱，所述柱载柱体的底部设有实心的用于安插在土层中的圆锥头，所述柱载柱体内装有石英砂和铁基吸附剂，所述柱载柱体的外围均匀开设有若干孔。可选的，所述柱载柱体为有机高分子材料柱载柱体。可选的，所述柱载柱体测外侧面上设置有刻度线。可选的，所述柱载柱体外侧还一体设置有一渗透网层，所述渗透网层内装有粗粒石英砂。可选的，所述柱载柱体的长为28cm，所述圆锥头的高度为5cm。可选的，所述柱载柱体还包括有顶盖，所述顶盖与所述柱载柱体固定安装，所述顶盖的内径为3-4cm。可选的，所述铁基吸附剂为壳聚糖负载纳米零价铁。可选的，所述柱载柱体中装有的石英砂和铁基吸附剂的质量比为100:1，所述石英砂为60目石英砂。本专利技术还提供一种去除土壤砷污染的方法，该方法包括上述的原位去除土壤砷污染的柱载系统，还包括以下步骤：(1)将砷污染土壤采集至实验室后，在室温条件下自然风干，待其风干后挑出石块、根系等杂物，进行研磨、过2mm筛备用；(2)称取质量相同的砷污染土壤共6份，分为A组和B组，每组设置三份砷污染土壤；(3)对上述步骤(2)中的6份砷污染土壤同时进行淹水设置，充分搅拌，静置，每天抽取孔隙水和上覆水测定砷的浓度；(4)柱载系统的制备：60目细粒石英砂和铁基吸附剂以100:1的比例混合均匀装入柱载柱体中心，之后将6-10目石英砂装在柱载柱体外围的渗透网层中；(5)在上述步骤(2)中土壤淹水的第六天，将所述柱载系统安放到A组的砷污染土壤中，持续两天后，将所述柱载系统抽出；B组为不插柱的淹水对照组；(6)继续下一个淹水周期(本例为6天)，适时翻动土壤，该周期末在A组再次安放柱载系统，待所述柱载系统持续提取反应两天后抽出；重复上述步骤(5)到步骤(6)，直到砷污染土壤中的砷的浓度降低到正常的范围数值内。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术中的原位去除土壤砷污染的柱载系统及去除土壤砷污染的方法，利用柱载系统进行土壤砷污染的提取去除修复，该修复技术可通过柱载装置从土壤中高效回收吸附剂，同时，该提取技术可避免提取效率受到活体植物生长速率和气候条件限制的瓶颈，可以有选择性的调节提取柱的应用密度和反应提取时间等，操作简单、高效提取As且无二次污染。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术中柱载系统的结构示意图；图2为柱载系统对上覆水中砷浓度的去除效果对比图；图3为柱载系统对孔隙水中砷浓度的去除效果对比图；其中，1柱载柱体；2圆锥头；3顶盖。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种原位去除土壤砷污染的柱载系统及去除土壤砷污染的方法，以解决上述现有技术存在的问题，不仅可以使土壤砷得到去除，而且可以从土壤中回收吸附材料，在大大提高修复效率和简易操作的同时，有效地降低了吸附剂对土壤体系的二次污染。本专利技术提供的原位去除土壤砷污染的柱载系统，包括柱载柱体，柱载柱体为空心柱，柱载柱体的底部设有实心的用于安插在土层中的圆锥头，柱载柱体内装有石英砂和铁基吸附剂，柱载柱体的外围均匀开设有若干孔。通过柱载柱体底部的圆锥头将柱载系统插入到土层中，柱载柱体中预先装有石英砂和铁基吸附剂的混合物，在将柱载系统插入到土壤中后，柱载柱体中的混合物通过外围的孔与土壤中的砷发生反应，从而有效去除或降低土壤中砷的含量。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。请参考图1-3，其中，图1为本专利技术中柱载系统的结构示意图；图2为柱载系统对上覆水中砷浓度的去除效果对比图；图3为柱载系统对孔隙水中砷浓度的去除效果对比图。如图1-3所示，本专利技术提供一种原位去除土壤砷污染的柱载系统，包括柱载柱体1，柱载柱体1为空心柱，柱载柱体1的底部设有实心的用于安插在土层中的圆锥头2，柱载柱体1内装有石英砂和铁基吸附剂，柱载柱体1的外围均匀开设有若干孔。柱载柱体1为有机高分子材料柱载柱体，柱载柱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种原位去除土壤砷污染的柱载系统，其特征在于：包括柱载柱体，所述柱载柱体为空心柱，所述柱载柱体的底部设有实心的用于安插在土层中的圆锥头，所述柱载柱体内装有石英砂和铁基吸附剂，所述柱载柱体的外围均匀开设有若干孔。

【技术特征摘要】
1.一种原位去除土壤砷污染的柱载系统，其特征在于：包括柱载柱体，所述柱载柱体为空心柱，所述柱载柱体的底部设有实心的用于安插在土层中的圆锥头，所述柱载柱体内装有石英砂和铁基吸附剂，所述柱载柱体的外围均匀开设有若干孔。2.根据权利要求1所述的原位去除土壤砷污染的柱载系统，其特征在于：所述柱载柱体为有机高分子材料柱载柱体。3.根据权利要求1所述的原位去除土壤砷污染的柱载系统，其特征在于：所述柱载柱体测外侧面上设置有刻度线。4.根据权利要求1所述的原位去除土壤砷污染的柱载系统，其特征在于：所述柱载柱体外侧还一体设置有一渗透网层，所述渗透网层内装有粗粒石英砂。5.根据权利要求1所述的原位去除土壤砷污染的柱载系统，其特征在于：所述柱载柱体的长为28cm，所述圆锥头的高度为5cm。6.根据权利要求1所述的原位去除土壤砷污染的柱载系统，其特征在于：所述柱载柱体还包括有顶盖，所述顶盖与所述柱载柱体固定安装，所述顶盖的内径为3-4cm。7.根据权利要求1所述的原位去除土壤砷污染的柱载系统，其特征在于：所述铁基吸附剂为壳聚糖负载纳米零价铁。8.根据权利要求1所述的原位去除土壤砷污染的柱载系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王欣，王侠，黄蕊，贺斯雪，黎亮，
申请(专利权)人：湖南师范大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43