一種用于砷污染場地土壤修復(fù)的穩(wěn)定劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于污染土壤治理與修復(fù)【技術(shù)領(lǐng)域】。一種用于砷污染場地土壤修復(fù)的穩(wěn)定劑，其特征在于，各組分如下：膨潤土加入量占砷污染土壤質(zhì)量1％～5％，硫酸鈣為0.1％～1％，鐵粉加入量與砷污染土壤中砷的摩爾比為3:1～10:1，草木灰加入量占砷污染土壤質(zhì)量2％～8％；膨潤土晾干，磨碎，過篩100～200目；鐵粉細(xì)度為100～200目；該穩(wěn)定劑加入砷污染土壤，先干拌，使其充分混合，然后加水繼續(xù)攪拌，加水量為使土壤含水率30％～35％。本發(fā)明穩(wěn)定劑材料價(jià)廉易得，穩(wěn)定效果較好，基本上不改變污染土壤pH，并且對污染土壤進(jìn)行營養(yǎng)物質(zhì)補(bǔ)充，有利于土壤的處理和后續(xù)利用。
【專利說明】一種用于砷污染場地土壤修復(fù)的穩(wěn)定劑
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于污染土壤治理與修復(fù)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種砷污染土壤修復(fù)治理的穩(wěn)定劑。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，由重金屬引起的環(huán)境污染及其健康危害已引起廣泛關(guān)注。砷(As)作為“五毒元素”(汞、鎘、鉛、鉻、砷)之一，其環(huán)境危害和健康安全特別受到重視。自然環(huán)境中的地球化學(xué)過程和人類活動，如冶金、工業(yè)廢水排放、農(nóng)藥等，共同導(dǎo)致了土壤和地下水中的砷濃度日益增高。
[0003]砷已被列為美國超級基金修復(fù)的污染場地中位居第二位的無機(jī)污染物。受污染的土壤、沉積物和污泥中的砷是食品和水中砷的主要來源。土壤中的砷，尤其是有效態(tài)砷可以通過水稻、小麥等農(nóng)作物吸收最終進(jìn)入農(nóng)產(chǎn)品中，使農(nóng)產(chǎn)品安全性降低，對人體健康和生態(tài)安全都存在著極大威脅。
[0004]據(jù)報(bào)道，全球至少有5000多萬人口正面臨著地方性的砷中毒的威脅，其中多數(shù)為亞洲國家。我國也是受砷中毒危害最嚴(yán)重的國家之一，在1956~1984年二十多年間，曾發(fā)生過30余起砷的中毒事件。當(dāng)前美國、印度、墨西哥、阿根廷、澳大利亞和加拿大等國家均有飲用水的砷中毒的報(bào)道，中國的臺灣、新疆、內(nèi)蒙古和山西等地近30個(gè)縣區(qū)的人因?yàn)樯榈闹卸径疾?病區(qū)人口已達(dá)200萬。
[0005]砷(As)是對人體和動物有毒害作用的強(qiáng)致癌物質(zhì)，是較為普遍的土壤污染物。土壤中的砷元素主要以無機(jī)態(tài)存在，主要有+3和+5兩種價(jià)態(tài)，當(dāng)土壤溶液的pH為4~8時(shí)，常以H3As03、H2As04或HAs042_等陰離子酸根形式存在。土壤中砷的一部分被牢固的固定在土壤中，而另一部分則會從土壤組分中解吸出來并隨土壤溶液遷移，容易被生物利用和遷移淋失，造成環(huán)境危害。
[0006]常用的砷污染土壤修復(fù)技術(shù)主要有固化/穩(wěn)定化技術(shù)、玻璃化技術(shù)、土壤淋洗技術(shù)、原位電動修復(fù)技術(shù)和生物修復(fù)技術(shù)等，其中玻璃化技術(shù)能耗大，成本高；土壤淋洗技術(shù)投資大，易造成土壤營養(yǎng)物質(zhì)流失或沉淀；原位電動修復(fù)技術(shù)對土壤類型要求嚴(yán)格，且尚處于開始階段；生物修復(fù)技術(shù)對土壤要求高，耗時(shí)長，易造成二次污染。而穩(wěn)定化技術(shù)能有效、經(jīng)濟(jì)、快速地穩(wěn)定土壤中的有效態(tài)砷，且應(yīng)用較廣，技術(shù)成熟。
[0007]對于重金屬污染土壤的修復(fù)治理，穩(wěn)定化技術(shù)是一種較為成熟且經(jīng)濟(jì)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)生水化反應(yīng)、氧化還原、螯合、沉淀、吸附等物理化學(xué)作用，通過改變土壤中重金屬的化學(xué)形態(tài)或降低其遷移性，從而達(dá)到修復(fù)治理的效果。迄今為止，在歐美及其他發(fā)達(dá)國家已有近千個(gè)重金屬污染土壤修復(fù)項(xiàng)目用到穩(wěn)定化技術(shù)。
[0008] 穩(wěn)定化修復(fù)技術(shù)的核心在于選擇一種經(jīng)濟(jì)而有效且安全的穩(wěn)定化藥劑。最接近現(xiàn)有技術(shù)中，發(fā)明專利(CN101695711B)公開了一種適用于土壤砷的化學(xué)固定材料，以納米二氧化鈦、零價(jià)鐵粉為主要原料，在使用中存在成本高的問題。發(fā)明專利(CN101879521A)公開了一種砷污染土壤的治理方法，將土壤pH用堿性材料調(diào)節(jié)到pH8~10，再加入鐵鹽進(jìn)行處理，該方法由于改變土壤pH，不利于土壤后處理使用。發(fā)明專利(CN102233354A)公開一種修復(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(qiáng)堿性化學(xué)物質(zhì)，會導(dǎo)致土壤的二次污染。發(fā)明專利(CN102974601A)公開了一種砷污染土壤穩(wěn)定劑及修復(fù)污染土壤的方法，將蒙脫石、氧化鈣、碳酸鎂、鐵屑作為原料制備穩(wěn)定劑，在使用中由于加入氧化鈣，改變土壤PH，不利于土壤后處理使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，公開一種用于砷污染場地土壤修復(fù)的穩(wěn)定劑，該穩(wěn)定劑以價(jià)格低廉的膨潤土、硫酸鈣、鐵粉、草木灰為原料制備。該穩(wěn)定劑與砷污染場地土壤進(jìn)行混合，從而修復(fù)被污染土壤，為一種經(jīng)濟(jì)有效的修復(fù)砷污染土壤的穩(wěn)定劑。
[0010]本發(fā)明給出的技術(shù)方案是，
[0011]一種用于砷污染場地土壤修復(fù)的穩(wěn)定劑，其特征在于，以膨潤土、硫酸鈣、鐵粉、草木灰為原料制備穩(wěn)定劑，在砷污染場地土壤中，按照一定比例加入穩(wěn)定劑，混合均勻，加入一定量的水，攪拌，培養(yǎng)一定時(shí)間，達(dá)到修復(fù)砷污染土壤的目的。各組分相對于被處理的砷污染土壤，分別如下:膨潤土加入量占砷污染土壤質(zhì)量I %~5%，硫酸鈣為0.1%~1%，鐵粉加入量與砷污染土壤中砷的摩爾比為3:1~10:1，草木灰加入量占砷污染土壤質(zhì)量2%~8%。
[0012]其中，膨潤土 晾干，磨碎，過篩100~200目；鐵粉細(xì)度為100~200目；該穩(wěn)定劑加入砷污染土壤，先干拌，使其充分混合，然后加水繼續(xù)攪拌，加水量為使土壤含水率30%~35%。該穩(wěn)定劑與砷污染土壤、水?dāng)嚢杌旌虾箴B(yǎng)護(hù)7~14天。該穩(wěn)定劑與砷污染土壤反應(yīng)的主要機(jī)理為氧化/還原、吸附、沉淀等。
[0013]膨潤土是廉價(jià)的重金屬吸附材料，具有很好的吸附性。膨潤土是以蒙脫石為主要礦物成分的非金屬礦產(chǎn)，存在許多較大的孔洞，截留量大，吸附效果強(qiáng)，對污染土壤中的砷具有一定的吸附效果。
[0014]鐵粉對土壤pH的影響較小，它在土壤中形成非晶體態(tài)的鐵的氫氧化物。反應(yīng)如下:
[0015]Fe0+2H20+l/202 — Fe2++H20+20H-
[0016]Fe2++H20+l/402 — Fe3++1/2H20+0H-
[0017]Fe3++3H20 — Fe(OH)3+3H+
[0018]As3++ 中間體(.0H, Fe4+) — As4+
[0019]As4++02 — As5++.02-
[0020]砷和弱結(jié)晶氫氧化鐵作用形成三價(jià)鐵的砷酸鹽(FeAs04*H20)或次級難氧化態(tài)礦物，如FeAs04.2H20(也稱臭蔥石)而降低其在土壤中的移動性。
[0021]草木灰屬堿性，主要成分是碳酸鉀(K2C03)，除含速效鉀(5% -15% )外，還含有磷、鈣、鐵、鎂、硫等微量有效養(yǎng)分，是一種天然肥。
[0022]加入硫酸鈣可以促進(jìn)金屬沉淀物生成，有利于沉淀物的長期穩(wěn)定。加入草木灰，一方面可以調(diào)節(jié)污染土壤由于加入鐵粉造成的PH略微變動，增加污染土中堿性材料，促進(jìn)金屬沉淀物生成，另一方面也可以在減少污染物的同時(shí)，也增加一些土壤中可利用的營養(yǎng)物質(zhì)，補(bǔ)充由于鐵粉與砷的反應(yīng)造成的營養(yǎng)物質(zhì)流失。用鐵粉處理污染土壤，減少污染物的同時(shí)，也附帶減少了微量元素如Ca、Mg、P等，不合需要的減少了土壤中許多可利用的營養(yǎng)物質(zhì)。
[0023]本發(fā)明以價(jià)格低廉的膨潤土、硫酸鈣、鐵粉、草木灰為原料制備一種經(jīng)濟(jì)有效的修復(fù)砷污染土壤的穩(wěn)定劑，穩(wěn)定劑材料價(jià)廉易得，穩(wěn)定效果較好，基本上不改變污染土壤pH,并且對污染土壤進(jìn)行營養(yǎng)物質(zhì)補(bǔ)充，有利于土壤的處理和后續(xù)利用。
【具體實(shí)施方式】
[0024]實(shí)施例1:膨潤土和鐵粉過200目，備用。供試土樣是武漢某玻璃廠場地的高含砷土，砷含量3999mg/kg。樣品經(jīng)自然風(fēng)干，挑除石礫和植物殘?bào)w，研磨過100目篩，并充分混勻，待用。取膨潤土 5g，硫酸鈣1.2g，鐵粉:砷(摩爾比)為6:1，草木灰10g，加到500g砷污染土壤中，先用玻璃棒干拌均勻，再加入250ml去離子水,攪拌,半密封養(yǎng)護(hù)7天,穩(wěn)定處理后PH為7.1。本實(shí)例采用美國環(huán)保局的毒性特性浸出程序(EPA methodl311, ToxicityCharacteristic Leaching Procedure, TCLP)對處理后砷的穩(wěn)定化效果及其他重金屬進(jìn)行分析，測試結(jié)果見表1。
[0025]表1砷污染土壤浸出實(shí)驗(yàn)結(jié)果(mg/L)
[0026]
【權(quán)利要求】
1.一種用于砷污染場地土壤修復(fù)的穩(wěn)定劑，其特征在于，以膨潤土、硫酸鈣、鐵粉、草木灰為原料制備穩(wěn)定劑，在砷污染場地土壤中，按照一定比例加入穩(wěn)定劑； 各組分相對于被處理的砷污染土壤，分別如下:膨潤土加入量占砷污染土壤質(zhì)量I %~5%，硫酸鈣為0.1%~1%，鐵粉加入量與砷污染土壤中砷的摩爾比為3:1~10:1，草木灰加入量占砷污染土壤質(zhì)量2 0Z0~8 0Z0 ; 其中，膨潤土晾干，磨碎，過篩100~200目；鐵粉細(xì)度為100~200目； 該穩(wěn)定劑加入砷污染土壤，先干拌，使其充分混合，然后加水繼續(xù)攪拌，加水量為使土壤含水率30%~3 5%。
【文檔編號】A62D101/43GK104004520SQ201410189191
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月7日
【發(fā)明者】盧聰, 張慶, 呂東, 陳斐, 王軍東, 金平良, 祝開天, 張偉, 龔成晨, 鄭姝, 陳思吟, 夏雷廷 申請人:上海紡織建筑設(shè)計(jì)研究院