一種環(huán)保型重金屬穩(wěn)定劑及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及環(huán)境保護修復領域，尤其是一種用于工業(yè)污染場地的土壤修復治理的環(huán)保型重金屬穩(wěn)定劑及其使用方法。所述制備方法按照質(zhì)量份數(shù)計，包含下列物質(zhì)組分：粘土礦物40～50份、吸附材料17～24份，重金屬螯合劑10～18份、重金屬沉淀劑4～8份、堿性調(diào)節(jié)劑10～15份。本發(fā)明采用的穩(wěn)定劑中的主要成分均為天然材料，其可以通過螯合、沉淀、吸附等復合作用，快速有效地穩(wěn)定土壤中的重金屬污染物。將重金屬污染物長期穩(wěn)定，可以降低重金屬污染物的毒性和生物有效性，達到降低重金屬污染土壤對環(huán)境和人體健康風險，從而修復重金屬污染土壤。另外其組分中含有改善土壤質(zhì)地的成分，在修復土壤的同時，可改善土壤可耕性。
【專利說明】一種環(huán)保型重金屬穩(wěn)定劑及其使用方法【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境保護修復領域，尤其是一種用于工業(yè)污染場地的土壤修復治理的環(huán)保型重金屬穩(wěn)定劑及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級、城市布局調(diào)整，全國大中型城市面臨著大批污染企業(yè)的關閉和搬遷問題，導致城市出現(xiàn)大量遺留、遺棄工業(yè)污染場地，其中重金屬污染土壤是工業(yè)污染場地中較為常見的一種類型。這些污染場地大多面臨商業(yè)開發(fā)而發(fā)生用地類型的變更，由于重金屬對動植物和人體的危害具有長期性、潛在性和不可逆性，在污染土壤再利用前應進行相應修復以保證場地環(huán)境和居民的健康。
[0003]重金屬污染土壤的修復治理中，固化/穩(wěn)定化技術(shù)與其他修復技術(shù)相比，具有處理時間短、適用范圍較廣等優(yōu)勢，美國環(huán)保署將其稱為處理有害有毒廢物的最佳技術(shù)，其中穩(wěn)定化技術(shù)是一種較為成熟且經(jīng)濟有效的技術(shù)，該技術(shù)利用穩(wěn)定劑與土壤及其中的重金屬發(fā)生沉淀、吸附、螯合、氧化還原等物理化學作用，通過改變土壤中重金屬的化學形態(tài)或降低其遷移性，從而達到修復治理的效果。
[0004]申請?zhí)枮?01110246042.X的中國發(fā)明專利申請公開了一種土壤穩(wěn)定劑及其使用方法，該穩(wěn)定劑包含下列質(zhì)量比的組分:重金屬螯合劑5%~8%、膠凝材料10%~20%、粘土礦物50 %~65 %、堿性激發(fā)劑10 %~15 %，占原料總和5 %~8 %的重金屬螯合劑，由去離子水配制成質(zhì)量百分含量為20%~40%的溶液，單獨使用。
[0005]申請?zhí)枮?0 1210107906.4的中國發(fā)明專利申請公開了一種重金屬常溫固化劑及使用方法，該重金屬常溫固化劑按重量百分比組成如下:氧化鎂30.0 %~40.0 %，磷酸二氫鉀55.0 %~65.0 %，硼砂3.5 %~5.0 %，氧化鐵0.1 %~0.5 %，二氧化硅0.1 %~0.5%。該發(fā)明的常溫固化劑對含重金屬廢棄物在常溫下進行固化處理后，可以實現(xiàn)廢棄物資源化利用。
[0006]申請?zhí)枮?01210248869.9的中國發(fā)明專利公開了一種用于去除重金屬污染的重金屬穩(wěn)定劑及其使用方法。該重金屬穩(wěn)定劑含有化合物木質(zhì)素基二硫代氨基甲酸鹽，所述木質(zhì)素基二硫代氨基甲酸鹽為木質(zhì)素基二硫代氨基甲酸鈉、木質(zhì)素基二硫代氨基甲酸鉀或木質(zhì)素基二硫代氨基甲酸銨中的一種或一種以上的組合，可用于重金屬污染的治理。
[0007]現(xiàn)有的用于重金屬污染土壤處理的穩(wěn)定劑多以水泥、石灰、石膏等水硬性材料為主。含有水泥類成分的修復藥劑在添加到土壤后，會導致修復后土壤硬化、增容后使土壤本來的價值消失殆盡，修復后的土壤實際用途局限性大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)中使用水泥等水硬性材料作為處理土壤重金屬污染的穩(wěn)定劑導致土壤硬化、實際用途局限性很大的技術(shù)不足，提供一種使用環(huán)境友好型的物質(zhì)作為穩(wěn)定劑的環(huán)保型重金屬穩(wěn)定劑及其使用方法。[0009]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0010]一種環(huán)保型重金屬穩(wěn)定劑，所述制備方法按照質(zhì)量份數(shù)計，包含下列物質(zhì)組分:粘土礦物40~50份、吸附材料17~24份，重金屬螯合劑10~18份、重金屬沉淀劑4~8份、堿性調(diào)節(jié)劑10~15份。
[0011]進一步的，所述粘土礦物包括凹凸棒土 25~30份和活性白土 15~20份。
[0012]進一步的，所述凹凸棒土在220~350°C下活化20~30min后備用。
[0013]進一步的，所述吸附材料包括花生殼粉末15~20份和納米Y -氧化鋁2~4份，所述花生殼粉末的顆粒大小為2~3_。
[0014]進一步的，所述重金屬螯合劑包括木質(zhì)素磺酸鈉5~8份和腐植酸鈉5~10份。
[0015]進一步的，所述重金屬沉淀劑為羥基磷灰石。
[0016]進一步的，所述堿性調(diào)節(jié)劑為石灰粉，所述石灰粉過200目篩后使用。
[0017]進一步的，所述重金屬污染土壤中的重金屬離子為金屬陽離子。
[0018]一種環(huán)保型重金屬穩(wěn)定劑的使用方法，所述使用方法采用以下操作步驟:
[0019](I)利用挖掘機將污染土壤 挖出，并對土壤破碎篩分，所得土壤顆粒直徑為0.1~2cm，均勻分布在防滲層或者硬化地面上；
[0020](2)將所述粘土礦物、重金屬吸附材料、螯合劑、沉淀劑以及堿性調(diào)節(jié)劑按照配比投加，經(jīng)過充分攪拌，混合均勻，配置成穩(wěn)定劑；
[0021](3)將所述配置的重金屬穩(wěn)定劑直接添加至以破碎篩分的重金屬污染土壤中并攪拌混合，添加比例為土壤質(zhì)量的8%~15%，加水控制土壤含水率為20%~30% ;
[0022](4)充分混合后，室外常溫養(yǎng)護10~15天，養(yǎng)護過程中控制土壤含水率為20~30%,進行采樣監(jiān)測，并檢測土壤中重金屬的浸出毒性。
[0023]所述粘土礦物組分由凹凸棒土和活性白土組成，粘土礦物具有比表面積大，孔隙多以及極性強等特征，有較強的吸附性、離子交換性和膨脹性，對土壤和水體中各種類型的污染物質(zhì)均有很強的吸附性能，是一種理想的吸附劑。
[0024]本發(fā)明所用凹凸棒土經(jīng)高溫220-350°C活化后使用，可以增加凹凸棒土晶體結(jié)構(gòu)的孔道數(shù)目，擴大孔道截面和孔容，改善其表面性能，達到提高其吸附能力的目的。
[0025]本發(fā)明所述活性白土選自蒙脫石含量高，且晶層間鈣、鐵、鎂等大半徑的氧離子多的鈣基膨潤土。實驗證明，所述凹凸棒土和活性白土按照配比復合效果比單一組分粘土礦物對土壤中金屬穩(wěn)定效果明顯。粘土礦物取之自然，用之自然，對環(huán)境友好，此外由于粘土礦物成本低，再生容易，所以在環(huán)境污染的防治中有廣闊的應用前景。
[0026]所述重金屬吸附材料為納米Y -氧化鋁和花生殼粉末。納米Y -氧化鋁其比表面高，多孔性，高活性，屬活性氧化鋁，對重金屬離子有很強的專性吸附能力；花生殼是一種易獲得的農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物，其主要組分包括粗纖維素65.7%~9.3%、半纖維素10.1%、粗蛋白質(zhì)
4.8%~7.2 %、粗脂肪I %~1.1 %、可溶性碳水化合物為10.6%~21.2 %。所述花生殼粉末一方面利用自身組分對重金屬有一定的吸附作用，另一方面可調(diào)整土壤的孔隙度，為微生物生存提供必要的營養(yǎng)物質(zhì)，改善土壤的理化性質(zhì)和微生物區(qū)系，提高土壤的生產(chǎn)潛力。
[0027]所述重金屬螯合劑有木質(zhì)素磺酸鈉和腐植酸鈉組成，這兩種物質(zhì)均是天然高分子聚合物。木質(zhì)素磺酸鈉的結(jié)構(gòu)單元上含有羥基、羧基和羰基等活性基團，具有較強的螯合性能和膠體性能。腐植酸鈉含有羥基、醌基，羧基等活性基團，具有很大的內(nèi)表面積，有較強的吸附、交換、螯合能力。這兩種有機物與金屬離子生成的多齒配體螯合物具有較高的穩(wěn)定性，是自然界良好的金屬離子穩(wěn)定劑。所述二者均屬于天然高分子聚合物，不僅是環(huán)境友好型物質(zhì)，而且可以增加土壤有機質(zhì)含量和陽離子交換量，改善土壤質(zhì)地。
[0028]所述重金屬沉淀劑為羥基磷灰石，其是鈣磷灰石(Ca5(PO4)3(OH))的自然礦化物，使用范圍寬泛，可與重金屬離子(Ag、Al、Ca、Cd、Cu、Fe、N1、Mg、Pb、Zn、Cr)生成穩(wěn)定的磷酸鹽沉淀，且不會產(chǎn)生二次污染。
[0029]所述堿性調(diào)節(jié)劑為石灰，其主要作用一方面提供較穩(wěn)定的偏堿性環(huán)境，在堿性條件下穩(wěn)定劑組分的對重金屬穩(wěn)定效果更好，另外一方面石灰吸水放熱可以為所述其他組分與重金屬離子的穩(wěn)定方應提供適宜的溫度。
[0030]采用本發(fā)明的技術(shù)方案的有益效果是:
[0031](I)本發(fā)明采用的穩(wěn)定劑中的主要成分均為天然材料，其可以通過螯合、沉淀、吸附等復合作用，快速有效地穩(wěn)定土壤中的重金屬污染物。將重金屬污染物長期穩(wěn)定，可以降低重金屬污染物的毒性和生物有效性，達到降低重金屬污染土壤對環(huán)境和人體健康風險，從而修復重金屬污染土壤。
[0032](2)另外其組分中含有改善土壤質(zhì)地的成分，在修復土壤的同時，可改善土壤可耕性，改變了目前城市中工業(yè)重金屬污染土壤修復后可耕作性差的局面，為其在城市綠地建設和園林建設中的再利用提供了有效途徑。
[0033](3)此外所述穩(wěn)定劑因其修復高效性和環(huán)境友好性，也可將其應用于礦區(qū)生態(tài)恢復工程以及重金屬污染的農(nóng)業(yè)旱地重金屬污染土壤修復工程。
[0034](4)所述穩(wěn)定劑中采用的原材料大多經(jīng)濟易得，無二次污染，在實際的土壤修復工程應用可行性高，是一種快速高效的環(huán)保型重金屬污染土壤穩(wěn)定劑。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
[0036]圖中，I為穩(wěn)定劑粉末，2為污染土壤，3為加水混合攪拌，4為穩(wěn)定反應，5為養(yǎng)護，6為效果檢測
【具體實施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0038]實施例1
[0039]一種環(huán)保型重金屬穩(wěn)定劑，所述制備方法按照質(zhì)量份數(shù)計，包含下列物質(zhì)組分:粘土礦物40份、吸附材料17份，重金屬螯合劑10份、重金屬沉淀劑4份、堿性調(diào)節(jié)劑10份，所述凹凸棒土需要在220~350°C下活化20~30min后使用，其中所述重金屬沉淀劑選用羥基磷灰石，其中堿性調(diào)節(jié)劑為石灰粉，所述石灰粉過200篩后使用。
[0040]所述粘土礦物包括凹凸棒土 25份和活性白土 15份。
[0041 ] 所述吸附材料包括花生殼粉末15份和納米Y -氧化鋁2份，所述花生殼粉末的顆粒大小為2~3mm。
[0042]所述重金屬螯合劑包括木質(zhì)素磺酸鈉5份和腐植酸鈉5份。
[0043]所述重金屬污染土壤中的重金屬離子為金屬陽離子。[0044]將本實施例中的重金屬穩(wěn)定劑用于修復某金屬鎳網(wǎng)制品廠的重金屬污染土壤。該場地位于江蘇省常州市東部地區(qū)，占地1240m2，其實際生產(chǎn)面積450m2，環(huán)境調(diào)查結(jié)果顯示該場地主要污染物包括鎳、鉻、銻、銅、鉛等重金屬，超標污染物主要是重金屬鎳，鉻，其中鎳最大檢測含量為34900mg/kg,鉻最大檢出濃度為21200mg/kg, 土壤污染面積為500m2。
[0045]本發(fā)明的重金屬穩(wěn)定劑的使用方法，流程圖如圖1所示，將穩(wěn)定劑粉末I和污染土壤2混合后，加水混合攪拌3均勻后進行穩(wěn)定反應4，之后進行室溫養(yǎng)護5，時間為10-13天，最后進行效果檢測6，具體使用方法如下:
[0046](I)利用專業(yè)的挖掘機對土壤進行挖掘，其土方量為1250m3，將土壤臨時堆存在場內(nèi)預先硬化的圍場地面上，利用破碎機將土壤進行破碎篩分至土壤顆粒大小為0.1~2cm，均勻分布在防滲層或者硬化地面上。
[0047](2)將所述粘土礦物、重金屬吸附材料、螯合劑、沉淀劑以及堿性調(diào)節(jié)劑按照配比投加，經(jīng)過充分攪拌，混合均勻，配置成穩(wěn)定劑；
[0048](3)添加質(zhì)量比為8 %，將穩(wěn)定劑與土壤充分攪拌，混合，保持土壤含水率為25%~30%左右。
[0049](4)充分混合后，室外常溫養(yǎng)護10天，養(yǎng)護過程中控制土壤含水率為20~30%，進行采樣監(jiān)測，并檢測土壤中重金屬的浸出毒性；其檢測土壤中鎳的浸出毒性方法參照《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(HJ/T299-2007)。
[0050]采用本發(fā)明所述的土壤穩(wěn)定劑處理后土壤中鎳、鉻的浸出毒性檢測結(jié)果見表1，結(jié)果表明，處 理后的土壤中鎳、鉻的浸出毒性均未檢出，滿足浸出毒性鑒別標準值(GB5085.6-2007)的規(guī)定(總鎳≤5mg/L,總鉻≤15mg/L)，達到場地預期的目標修復值(毒性鑒別標準值的10% )的修復效果和要求。
[0051]表1 土壤中鎳、鉻的浸出毒性檢測結(jié)果(單位:mg/L)
[0052]
【權(quán)利要求】
1.一種環(huán)保型重金屬穩(wěn)定劑，其特征在于，所述制備方法按照質(zhì)量份數(shù)計，包含下列物質(zhì)組分:粘土礦物40~50份、吸附材料17~24份,重金屬螯合劑10~18份、重金屬沉淀劑4~8份、堿性調(diào)節(jié)劑10~15份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型重金屬穩(wěn)定劑，其特征在于:所述粘土礦物包括凹凸棒土 25~30份和活性白土 15~20份。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種環(huán)保型重金屬穩(wěn)定劑，其特征在于:所述凹凸棒土在220~350°C下活化20~30min后備用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型重金屬穩(wěn)定劑，其特征在于:所述吸附材料包括花生殼粉末15~20份和納米Y -氧化鋁2~4份，所述花生殼粉末的顆粒大小為2~3mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型重金屬穩(wěn)定劑，其特征在于:所述重金屬螯合劑包括木質(zhì)素磺酸鈉5~8份和腐植酸鈉5~10份。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型重金屬穩(wěn)定劑，其特征在于:所述重金屬沉淀劑為羥基磷灰石。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型重金屬穩(wěn)定劑，其特征在于:所述堿性調(diào)節(jié)劑為石灰粉，所述石灰粉過200目篩后使用。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保型重金屬穩(wěn)定劑，其特征在于:所述重金屬污染土壤中的重金屬離子為金屬陽離子。
9.一種環(huán)保型重金屬穩(wěn)定劑的使用方法，其特征在于，所述使用方法采用以下操作步驟: (1)利用挖掘機將污染土壤挖出，并對土壤破碎篩分，所得土壤顆粒直徑為0.1~2cm，均勻分布在防滲層或者硬化地面上； (2)將所述粘土礦物、重金屬吸附材料、螯合劑、沉淀劑以及堿性調(diào)節(jié)劑按照配比投加，經(jīng)過充分攪拌，混合均勻，配置成穩(wěn)定劑； (3)將所述配置的重金屬穩(wěn)定劑直接添加至以破碎篩分的重金屬污染土壤中并攪拌混合，添加比例為土壤質(zhì)量的8%~15%，加水控制土壤含水率為20%~30% ; (4)充分混合后，室外常溫養(yǎng)護10~15天，養(yǎng)護過程中控制土壤含水率為20~30%，進行采樣監(jiān)測，并檢測土壤中重金屬的浸出毒性。
【文檔編號】C09K17/40GK104004524SQ201410236275
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】周芬, 唐曉聲, 胡波, 李海建, 曹科, 孫進 申請人:江蘇上田環(huán)境修復有限公司