土壤清洗技術(shù)是一項應(yīng)用性強(qiáng)、可徹底去除污染物、處理過程可控且速度快的土壤修復(fù)治理技術(shù),常用于污染場地的修復(fù)治理,已在國外污染場地修復(fù)中得到了廣泛的應(yīng)用,并取得了良好的修復(fù)效果。但該技術(shù)在鉻渣污染場地的應(yīng)用鮮見報道。由于鉻渣污染土壤的主要污染物Cr(Ⅵ)易溶于水,因此適用于清洗技術(shù)進(jìn)行處理,清洗劑是影響土壤清洗效果的重要因素,國內(nèi)外研究較多的土壤清洗劑主要有螯合劑、無機(jī)酸、有機(jī)酸和清水等。在土壤清洗所用的化學(xué)藥劑中,EDTA具備螯合劑功能,對土壤中的重金屬都有較高的去除效率,從而被廣泛運用到重金屬污染土壤的修復(fù)中, 2%~8%的鹽酸可以去除污染土壤中全部的鉻和鉛。研究表明,檸檬酸可去除壤質(zhì)土壤中98%的Cd和89%的Pb,污泥中加入檸檬酸溶液反應(yīng)24h后可去除76.0%的Pb和92.5%的Zn。
不同清洗劑對Cr(Ⅵ)和總Cr的去除清洗后測定土壤中Cr(Ⅵ)和總Cr的去除率, 4種清洗劑對土壤Cr(Ⅵ)的清洗去除效果均很好且差別不大,去除率均在75%以上;對總Cr的去除率則隨土壤中Cr(Ⅵ)所占比例的不同而差異較大,土中Cr(Ⅵ)比例最高,總Cr的去除效果也最好,其碳酸鹽、氫氧化物均難溶于水,難以通過簡單的溶解去除,比較同一清洗劑不同濃度下的清洗效果可知,低濃度清洗劑去除效果和去離子水去除效果相當(dāng),高濃度清洗劑去除效果優(yōu)于低濃度清洗劑。
經(jīng)高濃度EDTA-Na2,檸檬酸和HCl洗滌后,土壤的pH降至6以下,由于酸性條件下Cr(Ⅵ)被還原為Cr(Ⅲ)的氧化還原電位大于零,可以自發(fā)進(jìn)行,因此,高濃度有機(jī)清洗劑對Cr(Ⅵ)同時具有淋洗和還原雙重去除作用,導(dǎo)致Cr(Ⅵ)去除效果更好。
在水和低濃度清洗劑的洗脫液中,ρ〔Cr(Ⅲ)〕在ρ(總Cr)中所占比例均低于40%,即洗脫液中的Cr以Cr(Ⅵ)為主;而在高濃度清洗劑的洗脫液中,ρ〔Cr(Ⅲ)〕在ρ(總Cr)中所占比例可達(dá)90%以上,即洗脫液中的Cr以Cr(Ⅲ)為主。由此可見,高濃度有機(jī)清洗藥劑還原了土壤中的Cr(Ⅵ)。
相對于水,檸檬酸和EDTA-Na2洗脫的Cr(Ⅲ)更多,且其濃度越高,去除的Cr(Ⅲ)越多。這主要是因為檸檬酸和EDTA-Na2可與Cr(Ⅲ)生成絡(luò)合物或螯合物而溶解,提高了Cr(Ⅲ)的去除效果。
水、EDTA-Na2、檸檬酸和HCl對不同形態(tài)Cr的去除效果分析:4種清洗劑對各形態(tài)Cr的清洗效果差別較大,但對酸可提取態(tài)Cr都有很好的去除效果。水對各形態(tài)Cr都有較好的去除效果,其中去除效果最好的是酸可提取態(tài)Cr;EDTA-Na2對酸可提取態(tài)和可還原態(tài)Cr的去除效果均較好;檸檬酸對酸可提取態(tài)、可還原態(tài)和可氧化態(tài)Cr均有較好的去除效果;而HCl對各形態(tài)Cr都有去除。清洗劑對酸可提取態(tài)Cr的去除主要是由于Cr(Ⅵ)的溶解;對可還原態(tài)Cr的去除則是由于土壤pH降低,Cr(Ⅵ)被溶解還原;對可氧化態(tài)Cr的去除主要是因為EDTA-Na2和檸檬酸的螯合/絡(luò)合作用。對可氧化態(tài)Cr的去除檸檬酸效果明顯好于EDTA-Na2,這主要是由于對Cr的螯合能力檸檬酸大于EDTA-Na2。
同一清洗劑對不同土壤的清洗效果不同,這主要是由于受土壤本身質(zhì)地、污染成因等因素影響。對于土中的Cr主要以酸可提取態(tài)和可氧化態(tài)存在的土壤,對這2種形態(tài)Cr去除效果都較好的檸檬酸為最佳清洗劑;而對于土中的Cr主要以酸可提取態(tài)存在,水是最佳的清洗劑。綜上,4種清洗劑對Cr的清洗都有一定的效果且各有所長。在實際應(yīng)用中,應(yīng)針對不同性質(zhì)土壤中各價態(tài)、各形態(tài)Cr含量的不同而選擇不同的清洗劑。但是,EDTA在環(huán)境中不易降解,而用HCl清洗則會使一半的土壤基質(zhì)流失,因此應(yīng)盡量選用不產(chǎn)生二次污染或在自然界中可生物降解的天然的清洗劑。
結(jié)論
1、4種清洗劑對Cr(Ⅵ)的去除效果差別不大,低濃度清洗劑的清洗效果和去離子水相當(dāng),高濃度清洗劑的清洗效果稍優(yōu)于低濃度清洗劑,這是由于高濃度有機(jī)清洗劑具有淋洗去除和還原去除雙重作用。
2、水對各形態(tài)Cr都有較好的去除效果,其中去除效果最好的是酸可提取態(tài)CrEDTA-Na2對酸可提取態(tài)和可還原態(tài)Cr的去除效果較好;檸檬酸對酸可提取態(tài)、可還原態(tài)和可氧化態(tài)的Cr具有較好的去除效果;而HCl對各形態(tài)Cr都有所去除。
3、應(yīng)根據(jù)土壤性質(zhì)及其中各價態(tài)、各形態(tài)Cr含量的不同,盡量選用不產(chǎn)生二次污染或在自然界中可生物降解的天然的清洗劑。