化学淋洗修复重金属污染土壤研究进展

2.3化学淋洗技术影响因素

通过化学淋洗技术修复重金属污染土壤有很多影响因素，其中最主要的有重金属性质、土壤性质、工艺操作条件。

重金属性质包括有土壤中重金属的存在形态和种类。重金属的形态与活性与淋洗效率密切相关，以有效态形式存在的重金属才是土壤淋洗的重点。有效态重金属淋洗效率由大至小为：可交换态>碳酸盐结合态>铁锰氧化物结合态>有机物结合态>残渣态。重金属的种类及含量与土壤的结合力密切相关，重金属含量越高，与土壤结合的越不紧密，从而越容易被淋洗。

土壤的性质主要有粒级分配、有机质含量、土壤的质地、与阳离子的交换能力等。黏土比砂土更易与重金属结合，故其淋洗效率相对不高。当污染土壤的水力传导系数>10-3cms-1，较适合采用化学淋洗技术；也有观点认为，黏质土/壤质土占整个土体20%～30%时，化学淋洗效率较低。土壤中重金属阳离子交换容量越大，即阳离子被吸附的数量越多，就越难将重金属从污染土壤中解吸。

工艺操作条件主要有淋洗剂种类及用量、淋洗温度及PH、淋洗时间、土液比等。

①针对污染物质和污染程度选择相应的淋洗剂，在此基础上确定最佳操作条件。

②淋洗剂用量的选取应综合考虑目标金属的去除效率和淋洗过程中常量元素的淋出特征，从而确定适宜的淋洗剂用量。

③淋洗温度会影响土壤中重金属的去除效率，通常温度越高，污染物溶解量越大，从而越有利于重金属的去除。但温度并不是越高越好，过高反而会使表面活性剂的增溶空间减少，降低增容量；土壤重金属体系的吸附状态和螯合平衡受淋洗剂pH值影响，如氢氧化物和碳酸盐结合态重金属更易被较低的pH值溶解。故应根据淋洗剂性质和重金属污染物性质选择适宜的淋洗温度及pH值。

④淋洗剂不同对土壤的反应平衡时间不同。应在保证重金属淋出效率的同时，选择合适的淋洗时间，若时间过长不仅导致处理费用增加，油水还可能形成乳化液，不利后续废液处理和回用。

⑤单位质量污染土壤所加入的淋洗液量的增多，一般会提高污染物的去除率，但是过多不仅会造成浪费还可能改变土壤的理化性质。

综上所述，合适工艺操作条件的选取，不仅可确保最佳的修复效果，同时还可节约操作成本。

3化学淋洗剂种类及研究概况

淋洗剂的选择是化学淋洗技术的关键，淋洗剂既要能提取污染土壤中的重金属，又不能导致土壤结构和理化性质破坏，同时还要综合考虑淋洗剂价格和回收利用价值。目前，无机淋洗剂、有机酸、人工螯合剂和表面活性剂四种淋洗剂类型研究较为广泛。

3.1无机淋洗剂

无机淋洗剂常用的是酸、碱、盐，主要有硝酸、盐酸、磷酸、硫酸、草酸、柠檬酸和氢氧化钠等。

Moutsatsou等对受As、Cu、Pb、Zn污染的土壤通过不同无机酸淋洗，结果发现，HCl的淋洗效果优于H2SO4和HNO3。李海波采用淋洗法，以组成为0.5molL-1CaCl2和0.1molL-1HCl的复合药剂作为淋洗剂处理沈阳张士灌区Cd、Pb污染沉积物（Cd39mgkg-1，Pb1250mgkg-1），在pH=1.0、反应时间30min、淋洗剂液固比3：1、搅拌速度500rmin-1、温度25℃的条件下，复合淋洗剂对Cd和Pb的去除率分别达到70.8%和29.3%。

陈春乐研究了3种盐溶液（NaCl、CaCl2、FeCl3）及其与HCl复合淋洗剂对Cd污染土壤的修复效果，结果表明，FeCl3的淋洗效果明显优于其他两种中性盐淋洗剂，淋洗效果从高到低为FeCl3、CaCl2、NaCl。三种中性盐与HCl的复合淋洗剂对土壤Cd的淋洗效率均高于单一淋洗剂，且HCl和FeCl3复合淋洗剂对Cd的淋洗效率仍高于HCl与NaCl、CaCl2的复合淋洗剂。0.1molL-1HCl与0.4molL-1FeCl3的复合淋洗剂为试验条件下土壤Cd的最佳淋洗剂。

无机淋洗剂对土壤中重金属去除效果较好，不仅速度快，而且成本低，但其会导致土壤的理化性质严重破坏，从而使土壤养分流失。

3.2有机酸

有机酸主要是通过与重金属络合促进难溶态重金属溶解，增加重金属从土壤中的解析量。常用的有机酸有柠檬酸、苹果酸、草酸、丙二酸等。

平安发现有机酸对土壤重金属Cd、Pb、Zn的浸提率与酒石酸、乙酸、柠檬酸、苹果酸的浓度变化呈正相关关系，4种有机酸对土壤重金属的浸取效果从高到低排序次序为Cd、Pb、Zn。李玉双通过柠檬酸对Cu、Pb、Cd复合污染的淋洗实验，发现柠檬酸对复合污染土壤中的Cd和Cu具有较好的洗脱效果，而Pb的淋洗去除率相对较低。

GHEJU等研究分别用草酸和柠檬酸从有机污泥中萃取重金属的效率发现，草酸对重金属的萃取效率从大到小为Zn、Ni、Cr、Cu、Cd、Pb（Cd和Pb相等），柠檬酸对重金属的萃取效率从大到小为Zn、Cr、Ni、Cd、Pb、Cu。梁金利等研究了草酸、柠檬酸、乙酸和酒石酸溶液对某电镀厂附近土壤中重金属的去除效果。浓度为1molL-1的草酸在土方比为1∶1，淋洗5h，淋洗4次的条件下可以达到最佳淋洗效果，Cu、Zn、Ni和Cr的去除率分别为99.6%、66.9%、88.7%和18.23%。

有机酸对土壤中重金属去除能力较好，酸性温和，生物降解性好，有较好的应用前景。

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