提高河沙沉積物中重金屬溶出的方法技術

本發明專利技術公開了一種提高河沙沉積物中重金屬溶出的方法，包括以下步驟：將河沙沉積物進行穩定處理，使河沙沉積物分層得到的沉積物和上覆水；將納米銀加入到上覆水中進行反應。本發明專利技術有效提高了自然水體中沉積物中重金屬的溶出量，利用納米銀與自然水體中天然有機質的相互作用及納米銀的特性，達到快速有效提高沉積物中多種重金屬的目的，且具有操作簡單、方便、成本低等優點，對水體沉積物中重金屬的治理具有重要意義。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及環境工程
，尤其涉及一種提高沉積物中重金屬溶出的方法。
技術介紹
湘江是我國重金屬污染最嚴重的河流之一，重金屬通過農業施肥、化工生產、礦山開采、金屬冶煉加工等人為因素，及地質侵蝕、風化等天然因素進入水體，并沉積于底泥中。當環境條件改變時，積聚重金屬的沉積物可將其中的重金屬再次釋放，轉入水體等環境介質中，從而對水環境造成二次污染，進而危害人類健康，成為一個潛在的二次污染源。因此，有目的、有規律地提高沉積物中重金屬的溶出，對沉積物中重金屬的治理具有重要意義。目前，已有學者使用無機酸、絡合劑或者利用微生物將沉積物中重金屬浸提到液相中，達到較好的重金屬提取效果，但是這些方法普遍存在需要投加大量的酸化劑來酸化沉積物，降低沉積物的pH值，在處理后期又要投加堿液來中和淋出液中的酸和酸化污泥，這種方法存在處理成本相對較高的主要缺點。納米銀(Nano Silver)是粉末狀銀單質，粒徑小于100nm，一般在25nm～50nm之間，是最常用的工程納米材料之一。人們已經研究了納米材料在沉積物中的遷移、轉化，而納米材料對沉積物中重金屬的遷移、轉化研究較少。鑒于沉積物中重金屬對人體和環境的危害及納米材料的廣泛應用，發展一種利用納米銀有效提高沉積物中重金屬溶出的方法對沉積物中重金屬的處理具有重要的意義。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種簡單易行，能夠利用納米銀提高沉積物中多種重金屬同時溶出的方法。為解決上述技術問題，提供了一種提高河沙沉積物中重金屬溶出的方法，包括以下步驟：S1、將河沙沉積物進行穩定處理，使所述河沙沉積物分層得到的沉積物和上覆水；S2、將納米銀加入到上覆水中進行反應，測定河沙沉積物中重金屬的溶出量。上述的方法，優選的，所述S1步驟中所述河沙沉積物的含水量為40.2％～50.2％。上述的方法，優選的，所述S1步驟中所述河沙沉積物中的重金屬包括銅、鎘、鋅、鉛、鉻和汞。上述的方法，優選的，所述銅的濃度為64.0mg/kg～291.0mg/kg、所述鎘的濃度為0.6mg/kg～72.8mg/kg、所述鋅的濃度為102.3mg/kg～576.0mg/kg、所述鉛的濃度為55.5mg/kg～175.0mg/kg、所述鉻的濃度為89.0mg/kg～139mg/kg和所述汞的濃度為0.124mg/kg～16.6mg/kg。上述的方法，優選的，所述S1步驟中所述穩定處理在室溫條件下進行，穩定時間為1個月～6個月。進一步優選的，所述穩定時間為3個月。上述的方法，優選的，所述S2步驟中所述納米銀為未包裹的納米銀、檸檬酸三鈉包裹的納米銀或吐溫80包裹的銀納米銀。上述的方法，優選的，所述S2步驟中所述納米銀的添加量為80μg/L～120μg/L。上述的方法，優選的，所述S2步驟中所述反應時間為1d～70d。進一步優選的，所述反應時間為5d～20d。進一步優選的，所述反應時間為8d～15d。上述的方法，優選的，所述沉積物的厚度為6cm～14cm。進一步優選的，所述沉積物的厚度為10cm。上述的方法，優選的，所述上覆水的厚度為2cm～14cm。與現有技術相比，本專利技術的優點在于：(1)本專利技術提供了一種提高河沙沉積物中重金屬溶出的方法，在沉積物的表面水中緩慢加入納米銀溶液，由于納米銀與天然有機質結合，進而影響納米銀和有機質的穩定性及其隨后的環境行為。納米銀可通過常規方法制備，與傳統將沉積物中重金屬從固相向液相中遷移的方法相比，本專利技術具有成本低，操作簡單，能快速有效提高沉積物中多種重金屬的溶出量等優點。(2)本專利技術提供了一種提高河沙沉積物中重金屬溶出的方法，在存在納米銀的條件下，1d～8d時沉積物中重金屬的溶出量大大提高了，且在第8d時沉積物中重金屬的溶出量最大。因此，本專利技術的方法中納米銀對沉積物中重金屬的溶出效果具有促進作用，對沉積物中重金屬的后續處理具有重要意義。(3)本專利技術提供了一種提高河沙沉積物中重金屬溶出的方法，納米銀中檸檬酸三鈉包裹的納米銀或吐溫80包裹的納米銀，銀包裹一層檸檬酸三鈉或吐溫80具有下列作用：①能降低納米銀在水溶液中團聚作用，使納米銀在環境中的性質更穩定，受外界環境條件的影響更小；②這兩種納米銀表面帶有大量的配體，對沉積物中重金屬的溶出影響更為明顯。附圖說明為使本專利技術實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述。圖1為本專利技術實施例1中不同納米銀/硝酸銀條件下銀濃度在上覆水中的變化示意圖。圖2為本專利技術實施例2中不同納米銀/硝酸銀條件下沉積物孔隙水中汞濃度的變化示意圖。圖3為本專利技術實施例1中吐溫80包裹納米銀存在的條件下沉積物孔隙水中重金屬濃度隨時間的變化示意圖。具體實施方式以下結合說明書附圖和具體優選的實施例對本專利技術作進一步描述，但并不因此而限制本專利技術的保護范圍。實施例以下實施例中所采用的材料和儀器均為市售。實施例1一種提高河沙沉積物中重金屬溶出的方法，包括以下步驟：(1)沉積物及其上覆水的制備：取湘江水體中含有重金屬的沉積物，通過2cm分子篩去除沉積物中的大碎片、殘骸，然后將沉積物緩慢地加入到體積20L的容器中，形成一個平整的厚度為10cm的沉積床，再將2L湘江水逐滴緩慢地加入到平鋪好的沉積床上方，于室溫條件下穩定3個月，得到穩定的沉積物及其上覆水。(2)制備未包裹的納米銀顆粒：將4mL濃度為10mmol/L的硝酸銀溶液加入到20mL濃度為20mmol/L的一水合氨溶液中，劇烈攪拌得到混合溶液。將2mL濃度為0.1mol/L的氫氧化鈉溶液加入到上述混合溶液中，使其pH值調節到12，再加入16mL濃度為25mmol/L的D-麥芽糖，得到28.6mg/L的納米銀顆粒。(3)制備檸檬酸三鈉包裹的納米銀顆粒：將1mmol/L檸檬酸三鈉溶液加入到步驟(2)的納米銀顆粒中，密封，于22℃黑暗條件下振蕩24h，得到12.8mg/L的檸檬酸三鈉包裹的納米銀顆粒。(4)制備吐溫80包裹的納米銀顆粒：將10mmol/L吐溫80溶液加入到步驟(2)的納米銀顆粒中，密封，于22℃黑暗條件下振蕩24h，得到13.2mg/L的吐溫80包裹的納米銀顆粒。(5)取未包裹的納米銀顆粒、檸檬酸三鈉包裹的納米銀顆粒和吐溫80包裹的銀納米顆粒，配置成濃度均為100μg/L的未包裹的納米銀溶液、檸檬酸三鈉包裹的納米銀溶液和吐溫80包裹的納米銀溶液。(6)分別將未包裹的納米銀溶液、檸檬酸三鈉包裹的納米銀溶液、吐溫80包裹的納米銀溶液、100μg/L的硝酸銀溶液從步驟(1)中得到的穩定上覆水的上方緩慢加入到上覆水中；靜置反應120h。同時設置不添加納米銀的空白對照組，按照同樣的方法靜置反應120h。在靜置反應過程中，每隔一段時間(分別為0h、0.2h、0.5h、1h、2h、4h、8h、24h、48h和120h)取樣，分別測定上覆水中銀的殘余量，測定結果列于表1中；圖1為本專利技術實施例1中不同納米銀/硝酸銀條件下銀濃度在上覆水中的變化示意圖。表1：不同納米銀/硝酸銀條件下銀在上覆水中的殘余量由表1和圖1可知：空白對照組上覆水中無重金屬銀；除對照組外，其余四組的上覆水中銀的殘余量隨著反本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種提高河沙沉積物中重金屬溶出的方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、將河沙沉積物進行穩定處理，使所述河沙沉積物分層得到的沉積物和上覆水；S2、將納米銀加入到上覆水中進行反應。

【技術特征摘要】
1.一種提高河沙沉積物中重金屬溶出的方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、將河沙沉積物進行穩定處理，使所述河沙沉積物分層得到的沉積物和上覆水；S2、將納米銀加入到上覆水中進行反應。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1步驟中所述河沙沉積物的含水量為40.2％～50.2％。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1步驟中所述河沙沉積物中的重金屬包括銅、鎘、鋅、鉛、鉻和汞。4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述銅的濃度為64.0mg/kg～291.0mg/kg、所述鎘的濃度為0.6mg/kg～72.8mg/kg、所述鋅的濃度為102.3mg/kg～576.0mg/kg、所述鉛的濃度為55.5mg/kg～175.0mg/...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃真真，陳桂秋，陶維，曾光明，郭志，宋忠賢，何凱，胡亮，王騰飛，
申請(專利權)人：湖南大學，
類型：發明
國別省市：湖南;43