土壤清洗技術是一項應用性強、可徹底去除污染物、處理過程可控且速度快的土壤修復治理技術,常用于污染場地的修復治理,已在國外污染場地修復中得到了廣泛的應用,并取得了良好的修復效果。但該技術在鉻渣污染場地的應用鮮見報道。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進行處理,清洗劑是影響土壤清洗效果的重要因素,國內外研究較多的土壤清洗劑主要有螯合劑、無機酸、有機酸和清水等。在土壤清洗所用的化學藥劑中,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,檸檬酸可去除壤質土壤中98%的Cd和89%的Pb,污泥中加入檸檬酸溶液反應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,高濃度清洗劑去除效果優于低濃度清洗劑。
經高濃度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,可以自發進行,因此,高濃度有機清洗劑對Cr(Ⅵ)同時具有淋洗和還原雙重去除作用,導致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90%以上,即洗脫液中的Cr以Cr(Ⅲ)為主。由此可見,高濃度有機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Cr的去除效果分析:4種清洗劑對各形態Cr的清洗效果差別較大,但對酸可提取態Cr都有很好的去除效果。水對各形態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Cr;EDTA-Na2對酸可提取態和可還原態Cr的去除效果均較好;檸檬酸對酸可提取態、可還原態和可氧化態Cr均有較好的去除效果;而HCl對各形態Cr都有去除。清洗劑對酸可提取態Cr的去除主要是由于Cr(Ⅵ)的溶解;對可還原態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Cr的去除主要是因為EDTA-Na2和檸檬酸的螯合/絡合作用。對可氧化態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地、污染成因等因素影響。對于土中的Cr主要以酸可提取態和可氧化態存在的土壤,對這2種形態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。在實際應用中,應針對不同性質土壤中各價態、各形態Cr含量的不同而選擇不同的清洗劑。但是,EDTA在環境中不易降解,而用HCl清洗則會使一半的土壤基質流失,因此應盡量選用不產生二次污染或在自然界中可生物降解的天然的清洗劑。
結論
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,高濃度清洗劑的清洗效果稍優于低濃度清洗劑,這是由于高濃度有機清洗劑具有淋洗去除和還原去除雙重作用。
2、水對各形態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CrEDTA-Na2對酸可提取態和可還原態Cr的去除效果較好;檸檬酸對酸可提取態、可還原態和可氧化態的Cr具有較好的去除效果;而HCl對各形態Cr都有所去除。
3、應根據土壤性質及其中各價態、各形態Cr含量的不同,盡量選用不產生二次污染或在自然界中可生物降解的天然的清洗劑。