關于重金屬污染土壤修復技術

　　土壤和水乃“萬物之本、生命之源”；但是，隨著工業化進程的加快和發展，大量含有重金屬的工業廢水和城市生活污水排放到環境中，對大氣、土壤和水環境造成了嚴重污染。

　　這些重金屬主要為鉛、鉻、鎳、銅、鋅、汞、砷等元素，具有隱蔽性、毒性強、持久性，不可降解性等特點，重金屬在水體中可通過食物鏈影響動植物生長最終威脅人類健康。

　　拿什么保護

　　使遭受污染的土壤恢復正常功能，就需要采用土壤修復這樣的技術措施，而無害化處理重金屬污染已成為當今主要的環境問題。

　　三種保護

　　1、物理法，包括膜分離法（RO反滲透）、吸附法、溶劑萃取法、離子交換法、蒸發濃縮法等；

　　2、化學法，包括化學沉淀法、電化學法；

　　3、生物法，包括生物修復法、生物絮凝法、生物吸附法。

　　其中吸附法是公認的操作簡單，成本低的除鉛方法。

　　一些有高吸附效率的材料（氧化石墨烯、納微米磷酸鋯，層狀雙氫氧化物、硅藻土、改良碳納米管）被應用于此。

　　一、吸附技術

　　1、利用磷酸鋯ZrP修飾電極進行重金屬離子的吸附與檢測

　　硝酸鉛 [Pb(N03)2]作為Pb2+的來源。實驗所用吸附劑磷酸鋯(ZrP)均為50 mg。所有的吸附實驗均在室溫條件下與150 mL的錐形瓶中進行。100 mL的NaAc-HAc (pH 4.0)溶液中混有不同濃度的金屬離子。為了使吸附達到平衡，溶液在搖床中震蕩24 h。其固相和液相經10000 rpm下離心6 min得以分離，用電感耦合等離子體原子發射光譜儀(ICP)檢測上層清液中金屬離子的濃度，并將離心所得固體在真空干燥箱中，65℃ 條件下干燥用于XPS分析。整個實驗過程中，用0.1 M NaAc和HAc溶液來調節體系的pH始終維持在4.0。吸附試驗在常溫常壓下進行。

　　下方為磷酸鋯（ZrP）選擇性電化學檢測Pb2+的示意圖及吸附或未吸附重金屬離子的幾何結構：

　　2、吸附能力

　　磷酸鋯(ZrP)在pH=4.0的醋酸-醋酸鈉緩沖溶液中對金屬離子Pb2+,cd2+，Cu2+，Zn2+，Hg2+吸附能力的強弱。（50 mg的吸附劑磷酸鋯加入到100 mL分別含有0.25,0.5,1.0 mM的金屬離子溶液中。）

　　磷酸鋯（ZrP）材料對五種金屬離子都表現出了很好的吸附能力，其中，對Pb2+,的吸附容量明顯高于其它四種金屬離子。

　　3、吸附原理

　　磷酸鋯（ZrP）之所以對Pb2+,表現出了較強的吸附能力，由于吸附完成后，ZrP與Pb原子發生了內部絡合作用，而吸附其它幾種金屬離子則主要是由于靜電吸引作用力，顯然，絡合作用力要明顯強于單純的靜電作用；另一方面，ZrP是一種陽離子型的離子交換劑，一般情況下，具有較低水合能的二價金屬離子更容易被吸附到陽離子交換劑上，在幾種金屬離子中Pb2+具有較低的水合能，因此更容易與ZrP發生反應。

　　4、修復關鍵

　　具有高比表面積、強吸附性、高活性，又具有結構穩定、抗團聚的廢水吸附土壤修復材料，是治理污染的關鍵。

　　二、納米技術

　　此外，目前全球有40多個重度污染場地正在直接或間接地采用納米技術進行修復。但是，由于納米顆粒的高比表面積、高活性，顆粒與顆粒之間很容易發生團聚，使納米材料失去其應有的高活性。

　　國內外研究人士發現：如果能夠獲得由許許多多納米結構單元組成的微米尺度的材料，或者能在微米尺度材料的表面構筑納米結構單元，即：微/納米結構材料，則有望實現對污染土壤廢水處理的高效修復治理。

　　耀隆化工有這樣的微納米材料α-ZrP，它是一類具有離子交換性能的新型無機陽離子層狀介孔功能材料，比表面積大，表面官能團賦予其優異的吸附性能，對金屬離子具有較強的吸附性能，尤其對鉛（Pb2+）表現出了優異的選擇性，無腐蝕性、安全綠色，可綜合吸附或提取多種重金屬（如鉛、鎘、鉻、汞等）。

　　近年來在重金屬污染治理方面受到歐美國家的廣泛關注。將其作為吸附劑或反應劑來處理重金屬離子，易回收，從根本上解決重金屬的持續蓄積問題。