环境友好淋洗材料研选及对棕壤Cd污染修复作用

doi:10.12068/j.issn.1005-3026.2024.07.017

摘要/Abstract

摘要：

生物表面活性剂具有两亲性，常用于土壤重金属淋洗.为进一步提升其对土壤Cd的去除率，将生物表面活性剂分别与乙二胺四亚甲基膦酸（EDTMPA）、聚酰胺酸（PAA）及柠檬酸（CA）联用，采用水平实验法探究单独及复配材料对Cd污染土壤的淋洗特征，用响应面法进行参数优化；对比复合淋洗Cd与单一淋洗、不同复合材料、淋洗顺序对土壤Cd去除作用.结果表明，表面活性剂单独淋洗Cd去除率<16.69%. EDTMPA与皂素混合淋洗对Cd去除率提升显著，比皂素单独淋洗提升49.28%.参数优化结果表明，对淋洗效果影响显著顺序为：淋洗时间>复配比>温度>pH，两两因素存在交互作用. EDTMPA与皂素混合淋洗最佳参数条件为：复配比1.3∶1，pH 7，温度22 ^oC，淋洗时间240 min，此时Cd去除率为65.16%.

关键词: 土壤淋洗, 镉, 响应面, 复合淋洗, 影响因素

Abstract:

Biosurfactants have oil and water amphiphilic properties and commonly used for leaching heavy metals in soil. In order to further improve the removal rate of Cd in soil， ethylenediamine tetramethyl phosphonic acid （EDTMPA）， polyamide acid （PAA） and citric acid （CA） were respectively combined with biosurfactants. The leaching characteristics of single leaching agent and composite materials on Cd contaminated soil were investigated by a horizontal experiment method， and the leaching parameters were optimized by response surface methodology. The leaching efficiency and the removal effect of soil Cd pollution between composite leaching and single leaching， different composite materials and leaching sequence were compared. The results showed that the removal rate of Cd by bio?surfactant was <16.69%. The removal rate of heavy metals by EDTMPA and saponin mixed leaching was significantly improved， and the removal rate of Cd was 49.28% higher than that by saponin alone. The optimization results of response surface model showed that the leaching time， mixing ratio， and temperature have a significant impact on the leaching effect， with the order of influence being leaching time>mixing ratio>temperature>pH， and there is interaction between the two factors. The optimum parameters of EDTMPA and saponin mixed leaching are： complex ratio 1.3∶1， pH of 7， temperature of 22 ℃， and leaching time of 240 min. Under these conditions， the removal rate of Cd is 65.16%.

Key words: soil leaching, cadmium, response surface, compound leaching, influencing factor

中图分类号:

X 53

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图/表 5

图1 淋洗剂单独淋洗Cd的去除率影响因素（a）—淋洗剂质量分数；（b）—pH；（c）—淋洗时间；（d）—温度；（e）—液固质量比.

Fig.1 Influencing factors on Cd removal rate of single washing agent

图2 不同因素交互作用对EDTMPA单独淋洗Cd去除率的影响（a）—淋洗剂质量分数和pH；（b）—淋洗剂质量分数和淋洗时间；（c）—pH和淋洗时间.

Fig.2 Effect of the interaction of different factors of EDTMPA on Cd removal rate

图3 不同因素交互作用对PAA单独淋洗Cd去除率的影响（a）—淋洗剂质量分数和淋洗时间；（b）—淋洗剂质量分数和pH；（c）—淋洗剂质量分数和温度；（d）—淋洗时间和pH；（e）—淋洗时间和温度；（f）—pH和温度.

Fig.3 Effect of interaction between different factors of PAA on Cd removal rate

图4 螯合剂强化生物表面活性剂淋洗Cd去除（a）—EDTMPA-表面活性剂；（b）—CA-表面活性剂；（c）—PAA-表面活性剂；（d）—EDTMPA+表面活性剂.

Fig.4 Cd removal by chelating agent enhanced biosurfactant

图5 不同因素交互作用对EDTMPA+皂素淋洗Cd去除的影响（a）—复配比和pH；（b）—复配比和温度；（c）—复配比和淋洗时间；（d）—pH和温度；（e）—pH和淋洗时间；（f）—温度和淋洗时间.

Fig.5 Effect of interaction of different factors on Cd removal by EDTMPA + saponin

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