Состав для детоксикации почв, загрязненных преимущественно мышьяком

Изобретение относится к области мелиорации почв и может быть использовано при рекультивации земель, загрязненных мышьяком и другими элементами с переменной степенью окисления, проявляющими в почве как окислительные, так и восстановительные свойства и легко переходящими из катионной формы в анионную и обратно. Состав для детоксикации почв, загрязненных преимущественно мышьяком, включает диатомит, обработанный Fe3+, и голубую глину при следующем соотношении компонентов, вес.%: диатомит, обработанный Fe3+ - 50-60, голубая глина - 40-50. Состав снижает содержание подвижных форм мышьяка в почве на 87% и поддерживает в почве оптимальный pH - 7,4. 2 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к области мелиорации почв и может быть использовано при рекультивации земель, загрязненных мышьяком и другими элементами с переменной степенью окисления, проявляющими в почве как окислительные, так и восстановительные свойства и легко переходящими из катионной формы в анионную и обратно.

Известны составы для мелиорации почв, которые сорбируют либо катионные формы элементов - тяжелые металлы (пат. РФ №20491207, МПК C09K 17/00, 1992 г.), либо анионные - сульфаты, нитраты и т.п. (например, органические вещества сапропеля) или соединения молекулярного строения без выраженных зарядов на частицах вещества - нефтепродукты и другие органические соединения (пат. РФ №2198987, МПК E02B 15/04, C02F 1/28, 2003 г.).

Недостатком известных составов является их малая эффективность при наличии в почве элементов с переходной валентностью, существующих как в катионной, так и в анионной форме.

Наиболее близким к предлагаемому является состав для мелиорации почв «Сорбекс» (пат. РФ №2049107, МПК C09K 17/00, 1992 г.) на основе сапропеля, включающий минеральные компоненты, такие как цеолит и глинозем. Обладает высокой сорбционной активностью в отношении подвижных форм тяжелых металлов, в частности меди и цинка, но значительно менее эффективен в отношении элементов с переходной валентностью, в частности мышьяка.

Устранить этот недостаток позволяет предлагаемый состав для детоксикации почв, загрязненных преимущественно мышьяком, включающий диатомит, обработанный Fe3+, и голубую глину при следующем соотношении компонентов, вес.%:

диатомит, обработанный Fe3+ 50-60
голубая глина 40-50.

Компоненты для данного сорбента были выбраны на основании проведенных лабораторных экспериментов.

Трехвалентное железо Fe3+ является активным сорбентом анионной формы мышьяка (, и т.п.) в результате образования арсенатов железа:

Однако эти соли неустойчивы, и в результате гидролиза в водном растворе мышьяк вновь переходит в растворимое состояние:

Поэтому трехвалентное железо необходимо закрепить на силикатах диатомита, в результате чего полученные арсенаты железа остаются иммобилизованными.

Аналогичным действием обладает Al3+ в составе оксида алюминия (Al2O3) - минерала голубая глина:

Однако в этом случае анионные формы мышьяка легко восстанавливаются до катионных форм под воздействием органического вещества почвы:

(электронные органических соединений почвы) = Н2О + As3+

Катионные формы мышьяка могут быть сорбированы только анионными сорбентами (например, органические вещества сапропеля), поэтому для предотвращения процесса восстановления мышьяка в составе должен присутствовать сильный окислитель, переводящий мышьяк в окисленную анионную форму. Трехвалентное железо отвечает этим требованиям, так как легко восстанавливается до двухвалентного и тем самым препятствует процессу восстановления мышьяка.

Fe3++e (электронные органических соединений почвы) = Fe2+

Таким образом, состав на основе диатомита и голубой глины должен содержать как собственно сорбенты анионных форм мышьяка, так и окислитель, препятствующий процессам восстановления мышьяка, в данном случае - ионы трехвалентного железа.

Проведенные эксперименты подтверждают эту теорию.

Предложенный состав для детоксикации почв, загрязненных преимущественно мышьяком, содержащий диатомит, обработанный Fe3+, и голубую глину, получали следующим образом.

Природный диатомит дробили до размера частиц не более 2 мм для увеличения суммарной площади сорбента. Хлорид железа (III) растворяли в дистиллированной воде до получения насыщенного раствора. Измельченный диатомит помещали в раствор на 24 часа, затем надосадочный раствор сливали, а обработанные железом частицы высушивали до воздушно-сухого состояния.

Голубую глину измельчали до размера частиц не более 2 мм, высушивали до 10-15% влажности. Затем компоненты смешивали в различных пропорциях.

Для изучения действия данной смеси проводили следующий лабораторный опыт.

Аллювиальную почву с фоновым содержанием мышьяка 0 мг/кг искусственно загрязняли раствором арсената натрия Na3AsO4. Навеску выдерживали в темном месте при температуре 22-25°C четыре недели. Затем определяли подвижные формы мышьяка. Через неделю анализ повторяли. После установления состояния равновесия в системе навеску обрабатывали различными сорбентами (7 вариантов, 3-кратная повторность). Количество сорбента определялось из расчета дозы внесения 10 т/га. В качестве сорбентов применяли:

- диатомит,

- диатомит, обработанный трехвалентным железом,

- голубая глина,

- смесь диатомита, обработанного трехвалентным железом, и голубой глины,

- СОРБЭКС (сапропель, цеолит, глинозем),

- сапропель,

- цеолит.

Все образцы доводили до 65% влажности и выдерживали без доступа света при температуре 22-25°C в течение 4-х недель, затем производили определение в почве подвижных форм мышьяка. Через неделю анализ повторяли до установления состояния равновесия в системе. Полученные результаты приведены в таблице 1.

Таблица 1
Содержание подвижных форм мышьяка в почвенной навеске после обработки сорбентами различного состава
Сорбент Снижение содержания подвижных форм мышьяка, % pH(H2O)
Диатомит, обработанный Fe3+, + голубая глина 87 7,4
Сапропель 63 7,3
Диатомит, обработанный Fe3+ 45 7,5
Голубая глина 37 7,8
СОРБЭКС 30 7,5
Диатомит 19 7,3
Цеолит -14 7,3

Из полученных результатов можно сделать следующий выводы.

Наиболее эффективным, иммобилизующим наибольшее количество мышьяка, является состав, содержащий диатомит, обработанный трехвалентным железом, и голубую глину. Значения pH после внесения различных составов остаются в пределах нормы (5,6-7,5), за исключением варианта, когда вносилась голубая глина в чистом виде (7,8).

Аналогичный опыт был проведен с составом с разным процентным соотношением компонентов - диатомита, обработанного трехвалентным железом, и голубой глины. Полученные результаты приведены в таблице 2.

Таблица 2
Содержание подвижных форм мышьяка в почве после взаимодействия с составами с разным процентным соотношением компонентов
Состав сорбента % снижения подвижных форм мышьяка
Диатомит, обработанный Fe3+ 100% 45
Диатомит, обработанный Fe3+ 80-90% 58
Голубая глина 10-20%
Диатомит, обработанный Fe3+ 50-60% 87
Голубая глина 40-50%
Диатомит, обработанный Fe3+ 30-40% 63
Голубая глина 60-70%
Диатомит, обработанный Fe3+ 10-20% 42
Голубая глина 80-90%
Голубая глина 100% 37

Таким образом, оптимальным является состав с соотношением компонентов 50-60% диатомита, обработанного Fe3+, и 40-50% голубой глины, снижающий содержание подвижных форм мышьяка в почве на 87% и поддерживающий в почве оптимальный pH - 7,4.

Состав для детоксикации почв, загрязненных преимущественно мышьяком, включающий диатомит, обработанный Fe3+, и голубую глину при следующем соотношении компонентов, вес.%:

диатомит, обработанный Fe3+ 50-60
голубая глина 40-50


 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области сельского и лесного хозяйств. .
Изобретение относится к области рекультивации нарушенных земель в условиях Крайнего Севера и может быть использовано при восстановлении почвенно-растительного покрова, нарушенного в результате производственно-хозяйственной деятельности человека.
Изобретение относится к сельскому хозяйству и почвоведению, а именно к повышению водопрочности почвенной структуры. .
Изобретение относится к сельскому хозяйству и почвоведению, а именно к методам повышения водопрочности почвенной структуры путем внесения в почвы различных веществ.
Изобретение относится к сельскому хозяйству и почвоведению, а именно к повышению водопрочности почвенной структуры. .
Изобретение относится к сельскому хозяйству и почвоведению, а именно к повышению водопрочности почвенной структуры. .

Изобретение относится к сельскому хозяйству и почвоведению, а именно к методам повышения водостойкости почвенной структуры путем внесения в почвы различных веществ.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и почвоведению, а именно к методам повышения водостойкости почвенной структуры путем внесения в почвы различных веществ.
Изобретение относится к сельскому хозяйству и почвоведению, а именно к повышению водопрочности почвенной структуры. .
Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к мелиорации почв, в частности к составам и способам для борьбы с водной эрозией почв. .
Изобретение относится к химии синтетических веществ - полимерных в смеси с органическими и природными веществами, например, для городского и сельскохозяйственного назначения, или к составам для мульчирования различных видов почв, газонов, парковых территорий
Изобретение относится к химии синтетических веществ - полимерных в смеси с органическими и природными веществами, например, для городского и сельскохозяйственного назначения, или к составам для мульчирования различных видов почв, газонов, парковых территорий

Изобретение относится к химии синтетических веществ - полимерных в смеси с органическими и природными веществами, например, для городского и сельскохозяйственного назначения или - к составам для мульчирования различных видов почв, газонов, парковых территорий

Изобретение относится к химии синтетических веществ - полимерных в смеси с органическими и природными веществами, например, для городского и сельскохозяйственного назначения или - к составам для мульчирования различных видов почв, газонов, парковых территорий
Изобретение относится к химии синтетических веществ - полимерных в смеси с органическими и природными веществами, например, для городского и сельскохозяйственного назначения или к составам для мульчирования различных видов почв, газонов, парковых территорий
Изобретение относится к химии синтетических веществ - полимерных в смеси с органическими и природными веществами, например, для городского и сельскохозяйственного назначения или к составам для мульчирования различных видов почв, газонов, парковых территорий
Изобретение относится к химии синтетических веществ - полимерных в смеси с органическими и природными веществами, например, для городского и сельскохозяйственного назначения или - к составам для мульчирования различных видов почв, газонов, парковых территорий
Изобретение относится к химии синтетических веществ - полимерных в смеси с органическими и природными веществами, например, для городского и сельскохозяйственного назначения или - к составам для мульчирования различных видов почв, газонов, парковых территорий
Изобретение относится к химии синтетических веществ - полимерных в смеси с органическими и природными веществами, например, для городского и сельскохозяйственного назначения - или к составам для мульчирования различных видов почв, газонов, парковых территорий
Изобретение относится к химии синтетических веществ - полимерных в смеси с органическими и природными веществами, например, для городского и сельскохозяйственного назначения - или к составам для мульчирования различных видов почв, газонов, парковых территорий

Изобретение относится к области мелиорации почв и может быть использовано при рекультивации земель, загрязненных мышьяком и другими элементами с переменной степенью окисления, проявляющими в почве как окислительные, так и восстановительные свойства и легко переходящими из катионной формы в анионную и обратно

Наверх