一種修復(fù)重金屬污染土壤的靶向穩(wěn)定劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種修復(fù)重金屬污染土壤的靶向穩(wěn)定劑及其制備方法，屬于重金屬污染土壤治理與修復(fù)【技術(shù)領(lǐng)域】。該穩(wěn)定劑是以膨潤土、鳥糞石為主要原料，輔以重金屬捕集劑，以有機粘結(jié)劑為骨架制備而成，其中各組分干物質(zhì)的重量百分比為：膨潤土20％～40％、鳥糞石30％～50％，重金屬捕集劑5％～20％，粘結(jié)劑5％～10％。本靶向穩(wěn)定劑的制備工藝包括：混料、反應(yīng)、烘干、破碎、煅燒。本發(fā)明可以有效解決重金屬污染土壤的污染問題，所用材料來源廣泛，價格低廉，具有成本低，修復(fù)效率高，無二次污染，操作方法簡單等特點。
【專利說明】—種修復(fù)重金屬污染土壤的靶向穩(wěn)定劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于重金屬污染土壤治理與修復(fù)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種修復(fù)重金屬污染土壤的革巴向穩(wěn)定劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]土壤是人類賴以生存的重要自然資源之一，也是人類生態(tài)環(huán)境的重要組成部分。隨著工礦業(yè)的迅速發(fā)展，土壤重金屬污染已日益嚴重，污染土壤中的重金屬主要有汞、鎘、鉛、銅、鉻、砷、鎳、錳、鋅、砷等。重金屬污染具有隱蔽性、長期性和不可逆性的特長。近年來，我國土壤重金屬污染進入集中多發(fā)期，有資料表明，我國重金屬污染的農(nóng)業(yè)土地面積約1500萬m2，每年被重金屬污染的糧食多達1200萬t，因重金屬污染而導(dǎo)致糧食減產(chǎn)高達1000多萬t。我國土壤重金屬污染狀況已經(jīng)影響到耕地質(zhì)量、食品安全甚至人的身體健康。
[0003]修復(fù)重金屬污染土壤一直是國際上的難點和熱點研究課題。目前常用的土壤重金屬修復(fù)技術(shù)主要包括挖掘、固化/穩(wěn)定化、化學淋洗、氣提、熱處理、生物修復(fù)等。治理土壤重金屬污染的原理大致有兩種，一是改變重金屬在土壤中的存在形態(tài)，使其固定，降低其在環(huán)境中的遷移性和生物可利用性；二是從土壤中去除重金屬。
[0004]土壤穩(wěn)定化技術(shù)是指向土壤中添加化學物質(zhì)，改變重金屬的形態(tài)或價態(tài)，將重金屬轉(zhuǎn)化為不易溶解、遷移能力差且毒性更小的化合物或礦物相形態(tài)，使得土壤中的重金屬不再具有遷移性和生物有效性，植物對重金屬的吸收大幅度降低，對食品安全不再構(gòu)成直接威脅。與其他修復(fù)技術(shù)相比，具有處理時間短、適用范圍較廣等優(yōu)勢，因此，美國環(huán)保署將固化/穩(wěn)定化技術(shù)稱為處理有害有毒廢物的最佳技術(shù)。1982-2005年間，美國超級基金共對977個場地進行修復(fù)或擬修復(fù)，其中有217個場地修復(fù)使用固化/穩(wěn)定化技術(shù)。
[0005]發(fā)明專利(CN102240668A)公布了一種在鉛污染土壤中施用水洗的蜂窩煤灰渣穩(wěn)定鉛的方法，涉及一種鉛污染土壤中鉛的穩(wěn)定方法`和蜂窩煤燃燒固體廢物的利用方法，解決了鉛污染土壤中鉛有較高的有效性和移動性的問題，以及蜂窩煤灰渣施入導(dǎo)致土壤PH和電導(dǎo)率增加的問題。
[0006]發(fā)明專利(CN101879522B(?))公開了一種鉛鋅礦復(fù)合污染土壤的修復(fù)方法，用磷礦粉、鈣鎂磷肥和過磷酸鈣作為重金屬固定劑與鉛鋅礦復(fù)合污染土壤進行混合。
[0007]發(fā)明專利(CN102233354A)公開了一種修復(fù)砷污染土壤的處理方法，采用鐵鹽和亞鐵鹽活化的方法制備活化赤泥固穩(wěn)劑，由于赤泥中含有多種微量放射性物質(zhì)和強堿性化學物質(zhì)，會導(dǎo)致土壤的二次污染。
[0008]發(fā)明專利(CN101513642A)公開了一種用于礦區(qū)污染土壤整治修復(fù)的穩(wěn)定劑，用城市垃圾與煤混燒后排放的灰渣對礦區(qū)污染土壤進行修復(fù)治理。
[0009]發(fā)明專利(CN1810398A)提供了一種利用骨炭治理鉛污染土壤的方法，采用骨炭與土壤環(huán)境中的鉛發(fā)生化學反應(yīng)，形成穩(wěn)定的化合物，以達到治理土壤鉛污染的目的。
[0010]化學穩(wěn)定劑的選擇要根據(jù)土壤的物理、化學性質(zhì)、重金屬的類型和賦存形態(tài)，在保證重金屬穩(wěn)定化的基礎(chǔ)上，確?；瘜W藥劑對土壤不會帶來二次污染。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于提供一種修復(fù)重金屬污染土壤的靶向穩(wěn)定劑及其制備方法，該穩(wěn)定劑是以膨潤土、鳥糞石為主要原料，輔以重金屬捕集劑，以有機粘結(jié)劑為骨架制備而成，其中各組分干物質(zhì)的重量百分比為:膨潤土 20%~40%、鳥糞石30%~50%，重金屬捕集劑5%~20%，粘結(jié)劑5%~10%。本靶向穩(wěn)定劑的制備工藝包括:預(yù)處理、混料、反應(yīng)、烘干、破碎、煅燒。
[0012]所述的一種修復(fù)重金屬污染土壤的靶向穩(wěn)定劑及其制備方法，其特征在于，所述各組分干物質(zhì)的重量百分比為:膨潤土 20%~40%、鳥糞石30%~50%，重金屬捕集劑5%~20%，粘結(jié)劑5%~10%。
[0013]所述的一種修復(fù)重金屬污染土壤的靶向穩(wěn)定劑及其制備方法，其特征在于，所述重金屬捕集劑為亞氨基二乙酸、二乙烯三胺五乙酸中的一種，或按任意比例混合。
[0014]所述的一種修復(fù)重金屬污染土壤的靶向穩(wěn)定劑及其制備方法，其特征在于，所述粘結(jié)劑為羧甲基纖維素、聚乙烯醇中的一種，或按任意比例混合。
[0015]所述的一種修復(fù)重金屬污染土壤的靶向穩(wěn)定劑及其制備方法，其特征在于，該靶向穩(wěn)定劑的制備方法包括如下工藝:
[0016]I)預(yù)處理:分別將膨潤土、鳥糞石研磨，過300目篩，備用；
[0017]2)混料:按重量百分比分別稱量各組分原料，放入反應(yīng)釜中，混合均勻；
[0018]3)反應(yīng):稱取M質(zhì)量的混合物料，按M質(zhì)量20%~30%加入2mol / L氫氧化鈉水溶液；80°C水浴加熱混合物料，在充分攪拌下反應(yīng)3小時，得到凝膠狀物料；
[0019]4)烘干:冷卻至室溫,加入Imol / L鹽酸調(diào)節(jié)pH至中性,在105°C條件下烘干24小時；
[0020]5)破碎:取出干燥好的靶向穩(wěn)定劑，破碎成粉末，粉末細度為過300目篩；
[0021]6)煅燒:將烘干得到的粉末狀穩(wěn)定劑在馬弗爐中，在200°C~300°C下煅燒，2h~3h,制得祀向穩(wěn)定劑。
[0022]本發(fā)明是一種重金屬污染土壤的靶向穩(wěn)定劑，由于磷酸鹽、礦物土及捕集劑的存在及共同作用，其主要機理為凝聚、吸附架橋、絡(luò)合、螯合、沉淀等作用，且各組分在粘結(jié)劑作用下更具長期穩(wěn)定性，相互作用，對重金屬離子的選擇性增強，能夠直接、有效地捕集游離態(tài)、可交換態(tài)等活性較強的重金屬離子，優(yōu)先與捕集到的重金屬離子反應(yīng)，形成穩(wěn)定態(tài)重金屬絡(luò)合物和螯合物，實現(xiàn)靶向穩(wěn)定效果，降低重金屬活性和生物毒性。同時，鳥糞石的主要成分是五氧化二磷和氧化鎂，還具有改良土壤的作用，是優(yōu)良的氮磷肥料。
[0023]與傳統(tǒng)穩(wěn)定化試劑相比，所用材料來源廣泛，價格低廉，具有成本低，修復(fù)效率高，無二次污染，操作方法簡單等特點。
【具體實施方式】
[0024]其具體實施例有:
[0025]實施例1:
[0026]膨潤土、鳥糞石研磨，過300目篩，備用；稱取膨潤土 200g，鳥糞石500g，亞氨基二乙酸200g，羧甲基纖維素100g，放入反應(yīng)釜中混合均勻；加入200ml2mol / L的氫氧化鈉溶液，80°C水浴加熱混合物料，在充分攪拌下反應(yīng)3小時，得到凝膠狀物料；冷卻至室溫，加入Imol / L鹽酸調(diào)節(jié)pH至中性，在105°C條件下烘干24小時；取出干燥好的靶向穩(wěn)定劑，破碎成粉末，粉末細度為過300目篩；將烘干得到的粉末狀穩(wěn)定劑在馬弗爐中，在200°C下煅燒3h,制得祀向穩(wěn)定劑1#。將穩(wěn)定劑l#10g與1000g重金屬污染土壤混合均勻，穩(wěn)定劑與污染土壤的重量比為1: 100。供試污染土壤中鉛、鋅、銅和鎘的濃度分別為6482mg / kg、4156mg / kg、3480mg / kg、23.6mg/L。
[0027]采用本實施例，污染土壤中鉛、鋅、銅和鎘的穩(wěn)定化率分別為82.64%、85.21%、84.42%和 88.71%。
[0028]實施例2:
[0029]膨潤土、鳥糞石研磨，過300目篩，備用；稱取膨潤土 300g，鳥糞石500g，二乙烯三胺五乙酸100g，聚乙烯醇100g，放入反應(yīng)釜中混合均勻；加入250ml2mol / L的氫氧化鈉溶液，80°C水浴加熱混合物料，在充分攪拌下反應(yīng)3小時，得到凝膠狀物料；冷卻至室溫，加Λ Imol / L鹽酸調(diào)節(jié)pH至中性，在105°C條件下烘干24小時；取出干燥好的靶向穩(wěn)定劑，破碎成粉末，粉末細度為過300目篩；將烘干得到的粉末狀穩(wěn)定劑在馬弗爐中，在300°C下煅燒2h,制得IE向穩(wěn)定劑2#。將穩(wěn)定劑2#10g與1000g重金屬污染土壤混合均勻，穩(wěn)定劑與污染土壤的重量比為1: 100。供試污染土壤中鉛、鋅、銅和鎘的濃度分別為6482mg/kg、4156mg/kg>3480mg / kg、23.6mg/L。
[0030]采用本實施例，污染土壤中鉛、鋅、銅和鎘的穩(wěn)定化率分別為87.65%、89.34%、86.03%和 89.23%。
[0031]實施例3:
[0032]膨潤土、鳥糞石研磨·，過300目篩，備用；稱取膨潤土 400g，鳥糞石300g，二乙烯亞氨基二乙酸200g，羧甲基纖維素50g，聚乙烯醇50g，放入反應(yīng)釜中混合均勻；加入300ml2mol / L的氫氧化鈉溶液，80°C水浴加熱混合物料，在充分攪拌下反應(yīng)3小時，得到凝膠狀物料；冷卻至室溫，加入Imol / L鹽酸調(diào)節(jié)pH至中性，在105°C條件下烘干24小時；取出干燥好的靶向穩(wěn)定劑，破碎成粉末，粉末細度為過300目篩；將烘干得到的粉末狀穩(wěn)定劑在馬弗爐中，在250°C下煅燒2h，制得靶向穩(wěn)定劑3#。將穩(wěn)定劑3#20g與1000g重金屬污染土壤混合均勻，穩(wěn)定劑與污染土壤的重量比為1: 50。供試污染土壤中鉛、鋅、銅和鎘的濃度分別為 6482mg/kg、4156mg / kg、3480mg / kg、23.6mg/L。
[0033]采用本實施例，污染土壤中鉛和鋅的穩(wěn)定化率分別為80.94%,82.56%,84.90%,86.59%。
[0034]實施例4:
[0035]膨潤土、鳥糞石研磨，過300目篩，備用；稱取膨潤土 300g，鳥糞石450g，二乙烯亞氨基二乙酸50g，二乙烯三胺五乙酸150g，羧甲基纖維素50g，放入反應(yīng)釜中混合均勻；加入200ml2mol / L的氫氧化鈉溶液，80°C水浴加熱混合物料，在充分攪拌下反應(yīng)3小時，得到凝膠狀物料；冷卻至室溫，加入Imol / L鹽酸調(diào)節(jié)pH至中性，在105°C條件下烘干24小時；取出干燥好的靶向穩(wěn)定劑，破碎成粉末，粉末細度為過300目篩；將烘干得到的粉末狀穩(wěn)定劑在馬弗爐中，在200°C下煅燒2h，制得靶向穩(wěn)定劑4#。將穩(wěn)定劑4#10g與1000g重金屬污染土壤混合均勻，穩(wěn)定劑與污染土壤的重量比為1: 100。供試污染土壤中鉛、鋅、銅和鎘的濃度分別為 6482mg / kg、4156mg/kg、3480mg / kg、23.6mg/L。[0036]采用本實施例，污染土壤中鉛和鋅的穩(wěn)定化率分別為86.58%,91.72%,83.71%和 88.26%。
[0037]實施例5:
[0038]膨潤土、鳥糞石研磨，過300目篩，備用；稱取膨潤土 350g，鳥糞石450g，二乙烯亞氨基二乙酸50g，二乙烯三胺五乙酸50g，羧甲基纖維素50g，聚乙烯醇50g，放入反應(yīng)釜中混合均勻；加入300ml2mol / L的氫氧化鈉溶液，80°C水浴加熱混合物料，在充分攪拌下反應(yīng)3小時，得到凝膠狀物料；冷卻至室溫，加入lmol / L鹽酸調(diào)節(jié)pH至中性，在105°C條件下烘干24小時；取出干燥好的靶向穩(wěn)定劑，破碎成粉末，粉末細度為過300目篩；將烘干得到的粉末狀穩(wěn)定劑在馬弗爐中，在300°C下煅燒2h，制得靶向穩(wěn)定劑5#。將穩(wěn)定劑5#20g與1000g重金屬污染土壤混合均勻，穩(wěn)定劑與污染土壤的重量比為1: 50。供試污染土壤中鉛、鋅、銅和鎘的濃度分別為 6482mg / kg、4156mg / kg、3480mg / kg、23.6mg/L。
[0039]采用本實施例，污染土壤中鉛和鋅的穩(wěn)定化率分別為90.80%,87.63%、89.54%和 91.89%。`
【權(quán)利要求】
1.一種修復(fù)重金屬污染土壤的靶向穩(wěn)定劑及其制備方法，以膨潤土、鳥糞石為主要原料，輔以重金屬捕集劑，以有機粘結(jié)劑為骨架制備而成，其特征在于，各組分干物質(zhì)的重量百分比為:膨潤土 20%~40%、鳥糞石30%~50%，重金屬捕集劑5%~20%，粘結(jié)劑5%~10%。
2.如權(quán)利要求1所述的一種修復(fù)重金屬污染土壤的靶向穩(wěn)定劑及其制備方法，其特征在于，所述重金屬捕集劑為亞氨基二乙酸、二乙烯三胺五乙酸中的一種，或按任意比例混
3.如權(quán)利要求1所述的一種修復(fù)重金屬污染土壤的靶向穩(wěn)定劑及其制備方法，其特征在于，所述粘結(jié)劑為羧甲基纖維素、聚乙烯醇中的一種，或按任意比例混合。
4.如權(quán)利要求1所述的一種修復(fù)重金屬污染土壤的靶向穩(wěn)定劑及其制備方法，其特征在于，該靶向穩(wěn)定劑的制備方法包括如下工藝: 1)預(yù)處理:分別將膨潤土、鳥糞石過300目篩，備用； 2)混料:按重量百分比分別稱量各組分原料，放入反應(yīng)釜中，混合均勻； 3)反應(yīng):稱取Mkg的混合物料，按M質(zhì)量20%~30%加入2mol / L氫氧化鈉水溶液；80°C水浴加熱混合物料，在充分攪拌下反應(yīng)3小時，得到凝膠狀物料； 4)烘干:冷卻至室溫，加入Imol/ L鹽酸調(diào)節(jié)pH至中性，在105°C條件下烘干24小時； 5)破碎:取出干燥好的靶向穩(wěn)定劑，破碎成粉末，粉末細度為過300目篩； 6)煅燒:將烘干得到的粉末狀穩(wěn)定劑在馬弗爐中，在200°C~300°C下煅燒，2h~3h，制得祀向穩(wěn)定劑。
【文檔編號】C09K17/50GK103710029SQ201310706538
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】李萌, 張翔宇, 王浩, 李實 , 鄒正禹, 鄒浩辰, 潘利祥, 杜昊林 申請人:中節(jié)能六合天融環(huán)保科技有限公司