CN109251748A

CN109251748A - 一种放射性污染土壤调理剂及其制备方法

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Publication number: CN109251748A
Application number: CN201811254598.1A
Authority: CN
Inventors: 田华; 黄伟; 陶瑜; 岳建国; 董云; 赵国华; 朱丹; 李萍; 冯瑞; 陈龙飞; 边鹏
Original assignee: Southwest Geotechniscl & Design Institute Of China Nuclear Industry
Current assignee: Southwest Geotechniscl & Design Institute Of China Nuclear Industry
Priority date: 2018-10-26
Filing date: 2018-10-26
Publication date: 2019-01-22
Anticipated expiration: 2038-10-26
Also published as: CN109251748B

Abstract

本发明公开了一种放射性污染土壤调理剂及其制备方法，属于土壤修复技术领域。本发明将蒙脱石钠化处理后与插层剂反应，将得到的插层蒙脱石溶液与腐殖酸钠反应，制得土壤调理剂。本发明对放射性元素和重金属离子具有良好的吸附效果，能够广泛地应用于放射性污染土壤和重金属污染土壤的修复。并且，本发明选用原材料简单易得，制备过程易操作，可实现调理剂的工业化生产。

Description

一种放射性污染土壤调理剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及土壤修复技术领域，具体涉及一种放射性污染土壤调理剂及其制备方法。

背景技术

放射性污染是当今非常重要的环境污染问题，与其他形式的环境污染不同，放射性污染不易察觉，但容易在生物体内积累，由此产生深刻而持久的影响，严重影响生态***以及人体健康。

黏土矿物比表面积大，带负电，具强烈的吸附性能，可实现对金属阳离子的吸附，在放射性废物处置领域，常被用作阻止放射性元素迁移的缓冲材料。虽然单一的黏土矿物具有吸附性能，但是其在吸附一定量放射性元素或重金属离子后，层间扩展受限，比表面积减小，吸附性能降低，不利于在污染严重的地区使用。而且我国出产黏土蒙脱石多为钙基蒙脱石，吸附性能交差，在一定程度上限制了黏土矿物处置放射性废物的推广应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种放射性污染土壤调理剂及其制备方法，以解决现有黏土基土壤调理剂修复放射性污染土壤效果不佳的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种放射性污染土壤调理剂的制备方法，将蒙脱石钠化处理后与插层剂溶液混合，得到插层蒙脱石溶液，再向所述插层蒙脱石溶液钟加入腐殖酸钠，制得土壤调理剂。

本发明将蒙脱石进行钠化处理提高了蒙脱石的比表面积和分散性能，具有优异的吸附性能，而且钠化后的蒙脱石更有利于后续插层处理的进行；本发明通过插层剂插层，实现了黏土矿物晶层间的支撑，保证蒙脱石在吸附放射性元素以及重金属离子后其层间扩展不受影响，能够长效固定放射性元素和重金属离子；此外，本发明通过添加腐殖酸，其能够与蒙脱石形成三维网状结构能够吸附大量的重金属离子与水分，而且极易与放射性元素发生络合以及螯合反应，吸附大量放射性元素，进一步增强蒙脱石的吸附性能，腐殖酸作为自然界已经存在的有机大分子不会造成二次污染，并且其价格较人工合成的有机大分子便宜，能够降低放射性元素固化的工程造价。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述制备方法，包括以下具体步骤：

(1)将蒙脱石和氯化钠按照(9-12)：1的质量比混合，加入去离子水在55-65℃的恒温水浴中搅拌至胶体状，得到钠化蒙脱石胶体；

(2)将所述钠化蒙脱石胶体与质量分数为1-1.1％的插层剂溶液按照1： (3.5-5)的质量比混合，在60-70℃、pH为6-6.5的条件下反应22-26h，得到插层蒙脱石溶液；

(3)将所述插层蒙脱石溶液和腐殖酸钠按照(2-4)：1的质量比混合，反应22-26h，烘干后研磨，制得所述土壤调理剂。

本发明在插层反应时将体系条件控制在6-6.5的弱酸环境下进行，使得更多的插层剂进入到蒙脱石晶层之间，进一步提高蒙脱石吸附效果。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述插层剂为十八烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基溴化铵。优选为十八烷基三甲基溴化铵。

上述的制备方法制备得到的放射性污染土壤调理剂。

本发明的放射性污染土壤调理剂包括钠化蒙脱石、质量分数为1-1.1％的插层剂溶液和腐殖酸钠。

本发明具有以下有益效果：

本发明以蒙脱石作为调理剂的基底材料，利用蒙脱石本身具有的吸附性能对放射性元素和重金属元素进行吸附，与有机吸附材料相比，吸附效果有保障，同时结合插层剂和腐殖酸，改善了蒙脱石的长效吸附性能，使得能够广泛地应用于放射性污染土壤和重金属污染土壤的修复。并且，本发明选用原材料简单易得，制备过程易操作，可实现调理剂的工业化生产。

附图说明

图1是本发明的调理剂与放射性元素的相互作用示意图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本发明的放射性污染土调理剂主要由三大功能部分组成。其中，黏土矿物蒙脱石作为调理剂的基底，主要作用是固定整个调理剂以及所吸附的放射性元素，防止吸附放射性元素的调理剂在污染土中发生整体迁移；通过钠化处理，将蒙脱石分散，更有利于插层处理；插层剂主要是对蒙脱石矿物晶层进行支撑，使之保持较大的层间距，一方面可引入更多的腐植酸，另一方面可吸附较多的放射性元素。同时，插层剂作为一种大分子，可通过络合反应吸附一定量的放射性元素，提高调理剂的吸附能力；腐植酸作为有机大分子，其有机烃链可使调理剂形成三维网状结构，加之其上的有机基团可与放射性元素发生络合、螯合反应，极大的增强了调理剂对放射性元素的吸附能力。本发明的调理剂与放射性元素的相互作用示意图见图1所示。

下面结合实施例对本发明进一步说明。

实施例1：

本实施例的放射性污染土壤调理剂的制备方法，包括以下具体步骤：

(1)将蒙脱石和氯化钠按照9：1的质量比混合，加入去离子水在55℃的恒温水浴中搅拌至胶体状，得到钠化蒙脱石胶体；去离子水的加量优选按照12:1的料液比进行；在本发明的其他实施例中，也可以按照其他比例，以能够将物料全部溶解为宜。

(2)将所述钠化蒙脱石胶体与质量分数为1％的插层剂溶液按照1：3.5 的质量比混合，在60℃、PH为6的条件下反应26h，得到插层蒙脱石溶液；

(3)将所述插层蒙脱石溶液和腐殖酸钠按照2：1的质量比混合，反应 26h，烘干后研磨，制得所述土壤调理剂。

实施例2：

(1)将蒙脱石和氯化钠按照12：1的质量比混合，加入去离子水在65℃的恒温水浴中搅拌至胶体状，得到钠化蒙脱石胶体；去离子水的加量优选按照8:1的料液比进行；

(2)将所述钠化蒙脱石胶体与质量分数为1.1％的插层剂溶液按照1：5 的质量比混合，在70℃、PH为6.5的条件下反应22h，得到插层蒙脱石溶液；

(3)将所述插层蒙脱石溶液和腐殖酸钠按照4：1的质量比混合，反应 22h，烘干后研磨，制得所述土壤调理剂。

实施例3：

(1)将蒙脱石和氯化钠按照10：1的质量比混合，加入去离子水在60℃的恒温水浴中搅拌至胶体状，得到钠化蒙脱石胶体；去离子水的加量优选按照10:1的料液比进行。

(2)将所述钠化蒙脱石胶体与质量分数为1.05％的插层剂溶液按照1： 4的质量比混合，在65℃、PH为6.2的条件下反应24h，得到插层蒙脱石溶液；

(3)将所述插层蒙脱石溶液和腐殖酸钠按照3：1的质量比混合，反应 24h，烘干后研磨，制得所述土壤调理剂。

试验例

1、取地表以下0.5-1m天然状态的放射性污染土，放射性元素为铀和铯，其基本物理性质指标见表1。

表1放射性污染土基本物理性质指标

编号	含水率	密度	天然重度	干密度	比重	孔隙比	液限	塑限	PH值
										污染土01	24.0％	2.01	20.0	1.62	2.718	0.68	32.6	17.9	6.5
污染土02	24.2％	1.96	19.2	1.58	2.740	0.74	39.4	21.1	6.7

2、按照干污染土0％、2％、4％、6％、8％、10％的质量百分含量掺入本发明的调理剂(以实施例3为例进行试验)，同时加入去离子水将混合物含水率调至50％，对混合物进行充分搅拌后，静置7天，用于试验。

3、分别取各试样10g于密闭聚四氟乙烯瓶中，按照液固比10:1(L/kg) 加入去离子水，盖好瓶盖后置于振荡器中震荡2h。

4、采用离心机对震荡后的固液混合物进行固液分离处理，收集上层清液，用于开展测试。

5、测试收集的上层清液的放射性元素，其结果如下：

表2飞凤山某厂区污染土01

固定剂掺入量	放射性元素类型	浓度(mg/L)	减少比例
				0％	铀	0.0683	/
2％	铀	0.0321	53.0％
				4％	铀	0.0215	68.5％
6％	铀	0.0072	89.5％
				8％	铀	0.0033	95.2％
10％	铀	0.0023	96.6％
				0％	铯	0.0512	/
2％	铯	0.0275	46.3％
				4％	铯	0.0197	61.5％
6％	铯	0.0095	81.4％
				8％	铯	0.0034	93.4％
10％	铯	0.0017	96.7％

表3飞凤山某厂区污染土02

固定剂掺入量	放射性元素类型	浓度(mg/L)	减少比例
				0％	铀	0.0133	/
2％	铀	0.0062	53.4％
				4％	铀	0.0042	68.4％
6％	铀	0.0022	83.5％
				8％	铀	0.0012	91.0％
10％	铀	0.0009	93.2％
				0％	铯	0.0109	/
2％	铯	0.0067	38.5％
				4％	铯	0.0039	64.2％
6％	铯	0.0015	86.2％
				8％	铯	0.0009	91.7％
10％	铯	0.0006	94.5％

从表2和表3可以看出，两种污染土壤，添加了本发明调理剂的相比于未添加的，其放射性元素浓度明显降低，并且随着调理剂加量不断增大，其减少比例越来越大。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种放射性污染土壤调理剂的制备方法，其特征在于，将蒙脱石钠化处理后与插层剂溶液混合，得到插层蒙脱石溶液，再向所述插层蒙脱石溶液中加入腐殖酸钠，制得土壤调理剂。

2.根据权利要求1所述的放射性污染土壤调理剂的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

(2)将所述钠化蒙脱石胶体与质量分数为1-1.1％的插层剂溶液按照1：(3.5-5)的质量比混合，在60-70℃、pH为6-6.5的条件下反应22-26h，得到插层蒙脱石溶液；

3.根据权利要求1或2所述的放射性污染土壤调理剂的制备方法，其特征在于，所述插层剂为十八烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基溴化铵。

4.权利要求1至3任一项所述的制备方法制备得到的放射性污染土壤调理剂。