CN110819352A - 一种适用于重金属污染的稳定剂 - Google Patents

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陶敬
贺前锋
赵杰
徐�明
张佩佩
王啟华
彭勇
陈斌
凃啸宇
杨俊�
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Abstract

本发明公开了一种适用于重金属污染的稳定剂，包括有如下重量份原料，磷酸盐20‑40份、改性凹凸棒土25‑50份、水泥10‑25份、石灰10‑25份。本发明针对目前常用的固化稳定化药剂成分进行改良，稳定剂包含磷酸盐、粘土矿物、水泥、石灰等组分，突破传统添加粘土矿物，提出以盐酸改性矿物增大比表面积和吸附能力，通过各成分合理的配比达到减量化应用的目的，节约资源，同时兼顾制备方法也简便易操作，无二次污染等优点，因此应用前景广阔。

Description

一种适用于重金属污染的稳定剂
技术领域
本发明涉及土壤治理技术领域，具体为一种适用于重金属污染的稳定剂及其制备方法。
背景技术
由于人类活动，土壤中的微量金属元素在土壤中的含量超过背景值，过量沉积而引起的含量过高，进而造成土壤重金属污染。目前所说的重金属污染通常指的是Cu、Cr、Cd、Hg、Ni、As、Pb等。中国多个出产的稻米被查出镉超标，土壤污染已成"公害"。"镉米危机"的出现，再次敲响土壤重金属污染的警钟。
土壤重金属污染危害主要表现在两方面，一是人体健康，二是生态环境。土壤污染会使污染物在植(作)物体中积累，并通过食物链富集到人体和动物体中，危害人畜健康，引发癌症和其他疾病等。2009年发生的湖南浏阳镉污染事件不仅污染了厂区周边的农田和林地，还造成2人死亡，500余人尿镉超标。土壤受到污染后，含重金属浓度较高的污染表土容易在风力和水力的作用下分别进入到大气和水体中，由点源污染扩大到面源污染，导致大气污染、地表水污染、地下水污染和生态***退化等一系列生态问题。
目前，土壤重金属污染治理最常用的方法就是固化稳定化，现有重金属固化稳定化药剂也有很多，这些重金属固化稳定化药剂作用原理大致是吸附、晶格化、物理固化等，吸附能力相对较低，且会产生二次污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于重金属污染的稳定剂及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种适用于重金属污染的稳定剂，包括有如下重量份原料：
磷酸盐20-40份；
改性凹凸棒土25-50份；
水泥10-25份；
石灰10-25份。
所述磷酸盐为磷酸钾或磷酸钠或磷酸一氢钾或磷酸一氢钠或磷酸二氢钾或磷酸二氢钠。
所述改性凹凸棒土为凹凸棒土与盐酸的混合物，其中，盐酸浓度为2mol/L。
所述磷酸盐、改性凹凸棒土、水泥和石灰混合后的药剂含水量小于20％。
所述水泥为硅酸盐水泥，粒级为200目，其含水量小于2％。
所述石灰为熟石灰，粒级为200目，其含水量小于2％。
所述磷酸盐、改性凹凸棒土、水泥、石灰的重量份比为20：40：20：20。
所述磷酸盐、改性凹凸棒土、水泥和石灰制得的稳定剂添加量为1.5％。
由上述技术方案可知，本发明针对目前常用的固化稳定化药剂成分进行改良，稳定剂包含磷酸盐、粘土矿物、水泥、石灰等组分，突破传统添加粘土矿物，提出以盐酸改性矿物增大比表面积和吸附能力，通过各成分合理的配比达到减量化应用的目的，节约资源，同时兼顾制备方法也简便易操作，无二次污染等优点，因此应用前景广阔。
具体实施方式
该种适用于重金属污染的稳定剂包括有如下重量份的原料制得，包括磷酸盐20-40份；改性凹凸棒土25-50份；水泥10-25份；石灰10-25份。
其中，所述的磷酸盐可以为为磷酸钾、磷酸钠、磷酸一氢钾、磷酸一氢钠、磷酸二氢钾或磷酸二氢钠中的任意一种。
需要说明的是，所述改性凹凸棒土的制备，其制备步骤如下：
步骤一：准备20份凹凸棒土，研磨，过200目筛；
步骤二：准备2mol/L盐酸100份，与凹凸棒土混合；
步骤三：在恒温30℃条件下搅拌40min，超声20min，静止20min；
步骤四：将固体用去离子水洗涤至中性，在105℃下烘干即可。
同时，水泥优选采用硅酸盐水泥，其粒级为200目，且含水量小于2％；石灰优选采用熟石灰，其粒级为200目，且含水量小于2％。
上述的磷酸盐20-40份；改性凹凸棒土25-50份；水泥10-25份；石灰10-25份在混合后的药剂含水量需小于20％。
该种适用于重金属污染的稳定剂具有如下步骤的应用；
步骤一：污染土壤开挖，运送处理场；
步骤二：污染土壤进行预处理(包括筛分、破碎或脱水、筛分等)，使其粒径小于3cm，含水率在30％左右；
步骤三：按照土壤重0.5％-1.5％的量投加稳定剂，经土壤搅拌设备把污染土壤与药剂搅拌均匀，加水调节含水率在40-45％左右；pH在7-7.5，可添加生石灰、过磷酸钙调节；
步骤四；把搅拌均匀的土壤运送到养护场进行养护，养护以3-7天为宜；
步骤五：建设阻隔填埋场，其中阻隔墙由泥浆墙、1.5mm HDPE膜和600g/m2土工布、钠基膨润土垫层组成；
步骤六：分层填埋，覆盖***自下而上铺设，且铺设顺序为：
1)厚度为0.5-1m的压实的粘土；
2)无纺布保护层；
3)1.5mm HDPE膜；
4)无纺布保护层；
5)0.3-0.5mm砾石排水层；
6)无纺布保护层；
7)0.5-2m的表土和植被层。
首先，为了确定该种适用于重金属污染的稳定剂的最佳配比以及在土壤中添加比例，通过设置多组正交试验进行比对，同时设置一组不添加药剂对比试验，如下表1所示；
Figure BDA0002250727250000041
表1
其次，实施土壤来源：根据GB36600—2018《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》选择待修复的重金属污染场地土壤，根据HJ/T299-2007《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》提供的方法对待修复土壤重金属浸出浓度进行测定，如下表2所示；
Figure BDA0002250727250000042
表2
最后，对重金属稳定剂应用效果进行如下试验步骤：
步骤一：共设五组实验，每组称取5Kg土壤放入塑料保鲜盒中(10L)，其中粒径3cm，调借含水率在30％；
步骤二：称取按照表1中重量份分别称取磷酸钠、改性凹凸棒土、水泥、石灰，过200目筛，含水率为1.75％；
步骤三：按照表1添加量污染土壤与药剂混合，调节含水率在45％，同时添加适量生石灰使pH为7.28；
步骤四：养护7d，根据HJ/T299-2007《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》实施浸出试验，分别测定每个实施例五组实验数据取平均值，固化稳定化后的土壤重金属浸出浓度与GB5085.3-2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》相比，结果如下表3所示：
Figure BDA0002250727250000051
Figure BDA0002250727250000061
表3
通过实验数据可得，添加重金属稳定剂的重金属浸出毒性均低于GB5085.3-2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》限值标准；故磷酸钠、改性凹凸棒土、水泥、石灰配比以20份:40份:20份:20份最佳，添加量在1.5％时效果最好。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种适用于重金属污染的稳定剂，其特征在于，包括有如下重量份原料：
磷酸盐20-40份；
改性凹凸棒土25-50份；
水泥10-25份；
石灰10-25份。
2.根据权利要求1所述的一种适用于重金属污染的稳定剂，其特征在于：所述磷酸盐为磷酸钾或磷酸钠或磷酸一氢钾或磷酸一氢钠或磷酸二氢钾或磷酸二氢钠。
3.根据权利要求1所述的一种适用于重金属污染的稳定剂，其特征在于，所述改性凹凸棒土为凹凸棒土与盐酸的混合物，其中，盐酸浓度为2mol/L。
4.根据权利要求1所述的根据权利要求1所述的一种适用于重金属污染的稳定剂，其特征在于：所述磷酸盐、改性凹凸棒土、水泥和石灰混合后的药剂含水量小于20％。
5.根据权利要求1所述的一种适用于重金属污染的稳定剂，其特征在于：所述水泥为硅酸盐水泥，粒级为200目，其含水量小于2％。
6.根据权利要求1所述的一种适用于重金属污染的稳定剂，其特征在于：所述石灰为熟石灰，粒级为200目，其含水量小于2％。
7.根据权利要求1所述的一种适用于重金属污染的稳定剂，其特征在于：所述磷酸盐、改性凹凸棒土、水泥、石灰的重量份比为20：40：20：20。
8.根据权利要求1所述的一种适用于重金属污染的稳定剂，其特征在于：所述磷酸盐、改性凹凸棒土、水泥和石灰制得的稳定剂添加量为1.5％。
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