本发明专利技术提供了一种有机物与重金属复合污染土壤的光化学修复方法，其具体步骤包括：首先对土壤进行翻动，有利于空气的流通和修复试剂的扩散，提高处理效果的同时还可以保持土壤水分；然后直接在表层喷洒自制的各种Fe(III)-多羧酸盐配合物水溶液；最后在光照作用下进行污染土壤的光化学修复。本发明专利技术方法操作简单，可以直接利用太阳能，能够同时处理有机物和重金属污染且不会产生二次污染。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于土壤污染治理领域，尤其涉及一种复合污染土壤的光化学修复方法。
技术介绍
土壤作为生态环境的重要组成部分，受到日益严重的污染，直接影响植物生长发育及其产品的数量和质量，并可通过食物链影响动物生存与人体健康。土壤中有机物-重金属复合污染非常普遍，污染物具有易于富集、潜伏期较长的特点，同时土壤条件、污染物和地域的复杂性，使得土壤治理见效慢，费用高，难度大。因此，土壤复合污染及其防治成为各国政府和环境工作者广泛关注的问题。污染土壤的治理技术主要有物理性农业工程措施、化学法(包括清洗法、热分解法、电化学法等)、生物修复(植物修复、微生物修复)及化学-生物相结合的方法。目前污染土壤修复的对象集中在单一污染或重金属复合污染土壤，所修复的土壤层深度达到地下水层以上，而用于典型的有机物-重金属复合污染土壤的修复技术很少。然而，不同于其他环境介质，土壤具有其独特的物理化学特性和生物特征，尤其是具有典型的多相界面包括土壤表层气相、表层水相或间隙水相以及土粒固相，还可能涉及生物相，因此土壤既是大气和地表水污染的承受者，又是污染物转化和贮运的重要介质和位置。除此之外，辐射到地表波长在290nm以上的太阳光对土壤表层的化学作用更使得污染物在土壤表层的环境化学行为和重要化学元素的生物地球化学循环复杂多变。因此，从降低污染，恢复功能的角度，有机物与重金属复合污染土壤的修复都是难题。从70年代以来，光化学方法(直接光解、光催化、光氧化等)尤其以金属氧化物半导体(包括铁的氧化物)为催化剂的多相光催化研究相当活跃。国际上将能用太阳光驱动的污染处理称为“阳光修复(Solar Detoxification)”。金属氧化物半导体不仅可以光催化氧化大多数有机物，还可以光催化还原重金属如铬(VI)和汞(II)。多年来，通过对其光化学性质、催化降解有机物机制的深入了解，这一方法在水污染控制方面的应用在不断推广。近年来，研究发现Fe(III)-多羧酸盐配合物(草酸盐、柠檬酸、EDTA等)具有光化学活性，光解产生活性氧类物种，能够氧化降解水中有机污染物如三嗪类农药；同时还生成还原性Fe(II)和羧酸自由基，是还原汞(II)、铅(IV)和全氯代烃脱氯的还原剂。但是，光化学修复的研究绝大部分是针对水或大气中的污染物，对于土壤中的情况研究尚未见报道。土壤表层含有矿物质胶体、铁(III/II)氧化物及盐、腐殖质，以及多羧酸及其盐，其多相光化学体系本身就可能包括氧化和还原的双重反应机制。对于众多有机污染物光降解而言，存在由光化学反应产生的单线态氧活性物种参与的氧化机制；对于高氧化态的重金属污染物如铅(IV)、Hg(II)等，存在光化学反应产生的强还原性物种如光生电子、草酰自由基等有机自由基参与的还原机制。因此，在太阳光作用下，有机物和重金属复合污染土壤表层可以实现光化学修复。
技术实现思路
本专利技术提供了一种处理有机物与重金属复合污染土壤的光化学修复方法。本方法操作简单，且不会产生二次污染，可以同时处理有机物和重金属污染治理。实现本专利技术的技术方案为直接在土壤表面喷洒Fe (III)-多羧酸盐配合物水溶液作为光化学修复试剂，利用太阳光或者紫外灯作为光源，对污染土壤进行光化学修复，该方法包括如下步骤: (1)对土壤进行翻动，以利于空气的流通和修复试剂的扩散； (2)向土壤喷洒Fe(III)-多羧酸盐配合物水溶液； (3)在光照作用下对有机物和重金属复合污染土壤进行光化学修复。步骤(2)所述的Fe(III)-多羧酸盐配合物水溶液为Fe (III)-丙酮酸盐配合物或者Fe(III)-柠檬酸盐配合物水溶液，其中Fe(III)浓度为10-200mmol/L，多羧酸盐与Fe(III)浓度比为 10: I 25:1。步骤(2)中Fe (III)-多羧酸盐配合物水溶液的喷洒量为每公斤土壤0.5L 2L溶液。步骤(3)中光化学修复所用的光源若阳光充足则以太阳光作为光源，否则可以将紫外灯作为光源。太阳光和紫外光的替换通过折叠式顶棚来实现。图1所示为有机物与重金属复合污染土壤的光化学修复方法示意图。首先用翻土装置5对污染土壤进行翻动，以利于空气的流通和修复试剂的扩散；接着打开喷淋泵4将贮存在修复试剂储罐3中的Fe (III)-多羧酸盐配合物水溶液喷洒到土壤表面；利用太阳光或者紫外光对土壤进行光化学修复，太阳光和紫外光的替换通过安装有紫外灯2的折叠式顶棚I来实现。另外，由于本方法中使用的是Fe (III)-多羧酸盐配合物水溶液，可以在提高处理效率的同时保持土壤水分。同时考虑到了在太阳光辐射较弱的条件时使用紫外灯作为辅助光源。从上述技术方案可知，本专利技术具有以下优点和效果: 1)本方法的最大优点是可以做到同时处理有机污染物和重金属，具有实际可行性； 2)本方法中修复试剂的配比和喷洒量是在大量实验数据的基础上得到的，在此配比范围内，处理效率较高； 3)本方法使用的是Fe(III)-多羧酸盐配合物水溶液，可以在提高处理效率的同时保持土壤水分； 4)使用的修复试剂都是常见的化学物质，成本低，且在处理过程中不会产生二次污染。附图说明图1为有机物与重金属复合污染土壤的光化学修复方法示意图。具体实施例方式实施例一 取一公斤土壤样品，采用碾磨法使其与10.0g阿特拉津和2.0mg PbO2混合均勻，然后向其中加入ILFe(III)-柠檬酸配合物，其中Fe(III)浓度为lOmmol/L，柠檬酸浓度为lOOmmol/L，在不断搅拌的条件下，使用氙灯作为光源进行模拟试验。每隔半个小时，取50g土样干燥、萃取测定其中阿特拉津和Pb (IV)的含量。光照半小时后，Pb(IV)减少了 10%，阿特拉津减少了 18%。光照两个小时以后Pb (IV)减少了 38%，阿特拉津减少了 44%。光照五个小时以后Pb(IV)减少了 82%，阿特拉津减少了 90%。 实施例二 取一公斤土壤样品，使其与12.0g滴滴涕和20ml 100 mg/L的NaAsO2水溶液混合均匀，然后向其中加入ILFe (III)-丙酮酸溶液，其中Fe (III)浓度为15mmol/L，丙酮酸浓度为300mmol/L，在不断搅拌的条件下，使用氙灯作为光源进行模拟试验。每隔半个小时，取50g土样干燥、萃取测定其中滴滴涕和As (III)的含量。光照半小时后，As (III)减少了 13%，滴滴涕减少了 10%。光照两个小时以后As(III)减少了 52%，滴滴涕减少了 40%。光照五个小时以后As(III)减少了 92%，滴滴涕减少了 78%。 实施例三 取一公斤土壤样品，采用碾磨法使其与6.0g草甘磷和1.3g HgCl2-合均匀，然后向其中加入2LFe(III)-丙酮酸溶液，其中Fe(III)浓度为lOmmol/L，丙酮酸溶液浓度为250mmol/L，在不断搅拌的条件下，使用氙灯作为光源进行模拟试验。每隔半个小时，取50g土样干燥、萃取测定其中草甘磷和Hg(II)的含量。光照一个小时后，Hg(II)减少了 10%，草甘磷减少了 40%。光照两个小时以后Hg(II)减少了 32%，草甘磷减少了 63%。光照五个小时以后Hg(II)减少了 50%，草甘磷减少了 98%。 实施例四 取一公斤土壤样品，采用碾磨本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种有机物与重金属复合污染土壤的光化学修复方法，其步骤包括：（1）对土壤进行翻动；（2）向土壤喷洒Fe(III)?多羧酸盐配合物水溶液；（3）在光照作用下对有机物和重金属复合污染土壤进行光化学修复。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴峰，于英潭，李进军，焦黎，余文璨，白利杰，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：
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