專利名稱：一種用于重金屬污染底泥治理的穩(wěn)定劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境和水利工程中底泥污染修復(fù)領(lǐng)域，特別涉及一種適用于治理地表水體底泥重金屬污染的藥劑的配制方法。
背景技術(shù)：
重金屬污染一般指比重大于5. Og/cm3金屬(主要包括汞(Hg)、鉛(Pb)、鉻(Cr)、鋅(Zn)、銅(Cu)、鎘(Cd)、鎳(Ni)、鋇(Ba)、鈷(Co)、錫(Se)以及類金屬砷(As)等)或其化合物在環(huán)境中造成的污染。重金屬污染具有長期性、累積性、隱蔽性、潛伏性和不可逆性等特點。重金屬污染底泥主要是指受鉛、汞、鎘、砷、六價鉻、總鉻、鎳、銅和鋅等重金屬污染的底泥。水體底泥中的重金屬可來自于大氣降塵、大氣降水、土壤沖刷、地表徑流、各類污 水、農(nóng)藥、固體垃圾等。重金屬通過各種途徑進(jìn)入水體后，在物理沉淀、化學(xué)吸附等作用下迅速由水相轉(zhuǎn)入固相，沉積于河道底泥中。底泥是河流湖泊等眾多水體生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。當(dāng)?shù)啄嗟难趸€原條件發(fā)生變化時，長期束縛于底泥中的重金屬重新轉(zhuǎn)化為溶解狀態(tài)而釋放出來，使上覆水體的重金屬濃度增高，出現(xiàn)二次污染，從而對河道水質(zhì)、人類的健康造成影響。如日本由汞、鎘污染引起的水俁病和骨痛病，以及近期屢傳不止的兒童鉛嚴(yán)重超標(biāo)事件、山東肖家店癌癥村、重金屬污染“菜籃子”等因重金屬污染導(dǎo)致的公共衛(wèi)生事件屢屢發(fā)生。因此，急需解決底泥中的重金屬污染問題。目前國內(nèi)外對地表水體污染底泥的治理主要分為原位治理和異位治理。原位治理是指底泥不進(jìn)行疏浚、采挖而直接采用固化/穩(wěn)定化或生物降解等手段來消除底泥的污染行為；異位治理則是將底泥疏浚后再行處理，利用物理、化學(xué)、生物等方法消除其對水體的危害。由于受客觀條件的限制，原位修復(fù)技術(shù)未能被廣泛應(yīng)用于實際工程。異位修復(fù)中的物理法和生物法具有穩(wěn)定化效果明顯的特點，但工程量大、投入大、疏浚污泥后續(xù)處理處置困難。化學(xué)修復(fù)方法具有處理速度快、價格低廉等優(yōu)點，因此被廣泛用于重金屬污染底泥的處理和處置。然而，傳統(tǒng)的化學(xué)修復(fù)藥劑主要以石灰和生物固體等為材料，成本較高，在修復(fù)過程中對單一重金屬污染土壤修復(fù)效果比較顯著，而對多種元素伴生的污染現(xiàn)象處理效果并不突出。并且，傳統(tǒng)的穩(wěn)定化藥劑組分單一，在底泥中的緩沖性能較差，在底泥條件改變時穩(wěn)定性受到影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種治理地表水體底泥重金屬污染的化學(xué)穩(wěn)定化復(fù)配藥劑。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種用于重金屬污染底泥治理的穩(wěn)定劑，它由以下重量份數(shù)的原料制成氧化鈣4-10、磷酸鈣2-8、硫化鈉0. 1-5。所述的用于重金屬污染底泥治理的穩(wěn)定劑優(yōu)選由以下重量份數(shù)的原料制成氧化鈣5-8、磷酸鈣3-6、硫化鈉0. 5-3。
所述的用于重金屬污染底泥治理的穩(wěn)定劑最有由以下重量份數(shù)的原料制成氧化鈣6、磷酸鈣5、硫化鈉2。本發(fā)明原料混合均勻后制成粉劑，將該粉劑通過人工或者機械方式直接加入到受污染的底泥中使用，該粉劑與底泥絕干固形物重量比為I :2(T30，穩(wěn)定12_24h后即可顯著降低底泥中重金屬的浸出濃度。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明提供一種治理地表水體底泥重金屬污染的化學(xué)穩(wěn)定化復(fù)配藥劑，該藥劑中的氧化鈣是堿性化合物，它能夠與水反應(yīng)生成0H—，使得底泥的pH值升高，從而有效地減少底泥中重金屬的浸出；磷酸鈣能夠誘導(dǎo)重金屬吸附，并且磷酸鹽易與重金屬反應(yīng)生成沉淀或礦物質(zhì)；硫化鈉中的硫能夠與底泥中的鎘、汞、鋅等反應(yīng)生成穩(wěn)定的礦物成分，三種藥劑的共同作用能夠顯著降低底泥中多種重金屬浸出濃度，從而達(dá)到穩(wěn)定底泥中重金屬的目的。本發(fā)明穩(wěn)定劑對鉛、汞、鎘、砷、六 價鉻、總鉻、鎳、銅和鋅等多種重金屬具有較高的穩(wěn)定化效果。可以有效地降低底泥中重金屬的浸出濃度，并能夠與底泥中易溶出的重金屬發(fā)生反應(yīng)，生成穩(wěn)定的礦物成分。并且所用的藥劑廉價易得，成本較低，無二次污染，易于推廣。


圖I為實施例I底泥固定前后XRD圖譜。
具體實施例方式實施例I
蟒河的某條支流底泥受重金屬污染嚴(yán)重，主要含有鉛、汞、鎘、鉻、鎳、銅、鋅等，必須進(jìn)行治理。現(xiàn)采用該發(fā)明方法所配制的藥劑對該河道底泥中的重金屬進(jìn)行穩(wěn)定化處理。首先取得修復(fù)河段重金屬污染的底泥樣品，預(yù)處理去除底泥樣品中石塊、根莖及各種新生體和入侵體，經(jīng)自然風(fēng)干后，混合均勻，用四分法取部分底泥研磨過100目篩，進(jìn)行消解，用ICP-AES和原子熒光光度計測定樣品中重金屬的含量。各種重金屬的含量分別為鉛 3780 mg/L、鎘 142 11^/1、鉻48.6 mg/L、汞 5. 11 mg/L、砷 260 mg/L、鎳 27. 5 mg/L、銅 228 mg/L、和鋅 1140mg/L。取500g預(yù)處理后未風(fēng)干的底泥盛于燒杯中，分別取5份氧化鈣，3份磷酸鈣，和I份硫化鈉混合均勻制成本發(fā)明藥劑。按照本發(fā)明藥劑與底泥絕干固形物重量比為I :20的比例，將本發(fā)明藥劑加入到燒杯中，充分?jǐn)嚢枋蛊浠旌暇鶆?。穩(wěn)定24h后，按《固體廢物浸出毒性浸出方法》(GB5086-1997)測定該底泥中重金屬在強酸條件下的浸出情況，結(jié)果見表I。同時，為了進(jìn)一步考察穩(wěn)定前后底泥成分的變化，本實驗將穩(wěn)定前后的底泥風(fēng)干、研磨，測定底泥的晶型在穩(wěn)定前后的變化情況，結(jié)果見圖I所示。表I穩(wěn)定前后底泥重金屬浸出情況一覽表(mg/L)
樣品名稱I鉛IIS I格I鎮(zhèn)I銅I梓
穩(wěn)定前底泥浸出液中重金屬濃度32. 8 39. 7 I_ 0. 16 0. 02 161 0. 06
穩(wěn)定后底泥浸出液中重金屬濃度 |l0. 9 |o. 83 |p. 11 |p. 06 |p. 01 \24. I |p. 02
從表I中可以看出，在實施方式一的實驗條件下，底泥穩(wěn)定后重金屬浸出濃度明顯下
降，鉛的浸出濃度濃度下降67%，鎘的浸出濃度下降98%，鋅的浸出濃度下降85%。將底泥固定前后左XRD圖譜表征，如圖I所示，將圖I中的主要衍射峰與JCPDS (1976)標(biāo)準(zhǔn)卡相比較，發(fā)現(xiàn)在底泥穩(wěn)定前后，組成底泥的晶型有一定程度的改變，與穩(wěn)定如的底泥相比，穩(wěn)定后底泥中有ZnS和PbS晶型的存在。說明底泥中的重金屬通過該發(fā)明試劑穩(wěn)定后，能夠生成一些穩(wěn)定的礦物成分。實施例2 取修復(fù)河段重金屬污染的底泥樣品，預(yù)處理去除底泥樣品中石塊、根莖及各種新生體和入侵體，自然風(fēng)干，混合均勻，四分法取部分底泥研磨后過100目篩，進(jìn)行消解后，用ICP-AES和原子熒光光度計測定底泥中重金屬的含量，分別為鉛3980mg/L、鎘132mg/L、鉻 37mg/L、汞 6mg/L、砷 282mg/L、鎳 29 mg/L、銅 247 mg/L、和鋅 1347mg/L。結(jié)合著修復(fù)河段河道的清淤過程，利用泥漿泵輸送過程中的混合作用，按照本發(fā)明與底泥絕干固形物重量比為1:20的比例，分別取10份氧化鈣，8份磷酸鈣，和2份硫化鈉混合均勻制成本發(fā)明藥劑，將該藥劑加入到河道底泥中，通過泵的沖擊攪拌使之與底泥混合均勻。將混合均勻后的底泥送至滲濾圍堰中反應(yīng)24h后，取樣按《固體廢物浸出毒性浸出方法》(GB5086-1997)測定底泥中重金屬在強酸中的浸出情況，結(jié)果見表2。表2穩(wěn)定前后底泥重金屬浸出濃度一覽表(mg/L)
樣品名稱I鉛IIS I格I鎮(zhèn)I銅I梓I束
穩(wěn)定前底泥浸出液中重金屬濃度34. I 35. 8 I_ 0. 21 0. 04 182 0. 07
穩(wěn)定后底泥浸出液中重金屬濃度 |l3. l|l |p. 14 |p. Q6|o.Ql|26.2|o. 03
從表2中可以看出，在實施方式二的條件下，底泥穩(wěn)定化后重金屬浸出濃度明顯下降，
鉛的浸出濃度下降62%，鎘的浸出濃度下降97%，鋅的浸出濃度下降86%。實施例3
一種用于重金屬污染底泥治理的穩(wěn)定劑，它由以下原料制成氧化鈣10 kg、磷酸鈣8kg、硫化鈉5 kgo實施例4
一種用于重金屬污染底泥治理的穩(wěn)定劑，它由以下原料制成氧化鈣4 kg、磷酸鈣2kg、硫化鈉0. I kgo實施例5
一種用于重金屬污染底泥治理的穩(wěn)定劑，它由以下原料制成氧化鈣8 kg、磷酸鈣6kg、硫化鈉3 kgo實施例6
一種用于重金屬污染底泥治理的穩(wěn)定劑，它由以下原料制成氧化鈣5 kg、磷酸鈣3kg、硫化鈉0. 5 kgo實施例7
一種用于重金屬污染底泥治理的穩(wěn)定劑，它由以下原料制成氧化鈣6 kg、磷酸鈣5kg、硫化鈉2 kgo
權(quán)利要求
1.一種用于重金屬污染底泥治理的穩(wěn)定劑，其特征在于它由以下重量份數(shù)的原料制成氧化鈣4-10、磷酸鈣2-8、硫化鈉0. 1-5。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于重金屬污染底泥治理的穩(wěn)定劑，其特征在于它由以下重量份數(shù)的原料制成氧化鈣5-8、磷酸鈣3-6、硫化鈉0. 5-3。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的用于重金屬污染底泥治理的穩(wěn)定劑，其特征在于它由以下重量份數(shù)的原料制成氧化鈣6、磷酸鈣5、硫化鈉2。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于重金屬污染底泥治理的穩(wěn)定劑，它由以下重量份數(shù)的原料制成氧化鈣4-10、磷酸鈣2-8、硫化鈉0.1-5。本發(fā)明可以有效地降低底泥中重金屬的浸出濃度，并能夠與底泥中易溶出的重金屬發(fā)生反應(yīng)，生成穩(wěn)定的礦物成分。并且所用的藥劑廉價易得，成本較低，無二次污染，易于推廣。
文檔編號C02F11/00GK102701554SQ20121021779
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月28日
發(fā)明者付燕麗, 劉玥, 盧一富, 衛(wèi)海林, 吳建平, 湯爭爭, 趙小學(xué), 邱坤艷, 閆怡新, 高健磊 申請人:鄭州大學(xué)