本發(fā)明涉及凹凸棒土
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種土壤穩(wěn)定劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
：近年來，隨著中國工業(yè)化和城市化的不斷推進，土壤污染問題日趨嚴重，重金屬污染不僅能夠引起土壤的組成、結(jié)構(gòu)和功能的變化，還能夠抑制作物根系生長和光合作用，致使作物減產(chǎn)甚至絕收。更為重要的是，重金屬還可能通過食物鏈遷移到動物、人體內(nèi)，嚴重危害動物、人體健康。鎘米、砷毒、血鉛等重金屬污染危害近年來常見諸報道，土壤重金屬污染已經(jīng)成為土壤污染中倍受關(guān)注的公共問題之一。常見的重金屬污染土壤修復(fù)技術(shù)主要有物理修復(fù)、化學修復(fù)、生物修復(fù)和農(nóng)業(yè)調(diào)控技術(shù)等。其中，化學鈍化/固定技術(shù)由于其能快速、大幅度的降低重金屬的生物有效性和毒性而被廣泛運用。鈍化技術(shù)主要是依靠鈍化劑來降低土壤中重金屬的移動性和生物有效性，卻無法將重金屬從土壤中去除，而是將其以更穩(wěn)定的形式存在于土壤中。目前，可被用作重金屬鈍化劑/穩(wěn)定劑的材料有天然沸石、草炭、磷礦粉、生石灰等等，這些材料成本較高、應(yīng)用廣適性差，過多施入后會嚴重改變土壤的原始理化性質(zhì)。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種土壤穩(wěn)定劑及其制備方法，既可將土壤中多種重金屬鈍化穩(wěn)定，又可以達到沃土、改良土壤性質(zhì)的目的，成本低廉、操作簡便、來源廣泛、易于推廣。本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：一種土壤穩(wěn)定劑，包括以下份計的原料：凹凸棒土180~220份、膨潤土30~40份、稻草30~40份、電石渣30~40份、硅藻土20~30份、菌渣20~30份、磷基化合物混合物10~15份、海泡石10~15份、鐵粉10~15份、硫基化合物混合物10~15份和貝殼粉2~8份。優(yōu)選地，所述硫基化合物混合物包括以下份計的原料：硫化亞鐵2~10份、硫化鈉2~10份、硫化鈣1~5份、硫化銨1~5份和硫化鉀1~5份。優(yōu)選地，所述菌渣為食用菌栽培收獲后的培養(yǎng)基，經(jīng)過60~65℃堆肥腐熟10~15天后，干燥，經(jīng)粉碎機粉碎過30~35目篩后獲得。優(yōu)選地，所述電石渣為電石水解獲取乙炔氣體后的廢渣。優(yōu)選地，所述海泡石為100~120目的海泡石精粉，所述鐵粉為還原鐵粉。優(yōu)選地，所述磷基化合物包括以下份計的原料：磷酸氫鈣2~10份、磷酸2~10份、磷酸銨1~4份、磷酸鈉1~4份和磷酸鉀1~4份。本發(fā)明還提供一種土壤穩(wěn)定劑的制備方法，包括如下步驟:步驟（1）、取凹凸棒土，研磨粉碎，過40~50目篩，加入至2～5倍重量份的清水，攪拌均勻，在常溫下以150～180r/min攪拌2～2.5h后得到漿體，用離心機將所得漿體離心除去碎屑礦物，經(jīng)過過濾、干燥得到凹凸棒土精土；步驟（2）、向步驟（1）中得到的凹凸棒土精土中加入濃度為5~10%的碳酸鈉溶液，攪拌并加熱，在攪拌過程中加入碳酸氫鈉和氫氧化鈉顆粒，碳酸氫鈉和氫氧化鈉顆粒質(zhì)量為凹凸棒土精土質(zhì)量的5~10%，加熱時間為1～2h，加熱后過濾干燥，干燥后將凹凸棒土送入煅燒爐，在400~450℃下煅燒1~1.5h，取出后放入粉碎機粉碎，過70~80目篩，得到活化凹凸棒土，備用；步驟（3）、將稻草用清水洗凈晾干，置于溫度為70~75℃的烘箱內(nèi)烘至恒重，然后碾碎、過100~200目篩得到粉碎物料，將粉碎物料放入坩堝中置于氣氛爐中，持續(xù)通入惰性氣體，將溫度按4~6℃/min的速率上升至400℃，在溫度為400℃的條件下熱解1~2h后自然降至室溫，過篩后得到活性生物碳，備用；步驟（4）、將硅藻土取出，在200~300℃高溫下焙燒1~2h后，將其冷卻至室溫，加入2~3倍重量份得清水，混合均勻后向混合液中加入濃度為40~50%的硫酸溶液，在80~85℃下攪拌反應(yīng)2~3h后，用水洗滌，過濾，烘干得改性硅藻土，備用；步驟（5）、按照配比取膨潤土、貝殼粉和海泡石，研磨粉碎，過200~250目篩，得到混合粉末，將電石渣、菌渣、硫基化合物混合物、磷基化合物混合物和鐵粉按照配比取出并與混合粉末混合，加入清水充分攪拌后得到重金屬配合劑溶液；步驟（6）、將步驟（2）中得到的活化凹凸棒土、步驟（3）中得到的活性生物碳和步驟（4）中得到的改性硅藻土浸泡于所述重金屬配合劑溶液中，浸泡后在50~65℃條件下以120～150r/min攪拌30~50min后得到漿體，過濾干燥后將所得物料通過輸送帶輸送至含多層干燥盤的振動盤式干燥機，控制烘干溫度在50～65℃，待物料烘干至含水率為0.5~1％時，將物料轉(zhuǎn)移至噴霧干燥裝置，通過噴霧干燥制得的粉末即為所述土壤穩(wěn)定劑。優(yōu)選地，所述步驟（3）中的惰性氣體為氦氣或者氮氣。優(yōu)選地，所述步驟（6）中的浸泡的溫度為25～30℃，所述浸泡的時間為5～10h。本發(fā)明的有益效果：既可將土壤中多種重金屬鈍化穩(wěn)定，又可以達到沃土、改良土壤性質(zhì)的目的，成本低廉、操作簡便、來源廣泛、易于推廣，具體如下：（1）、本發(fā)明的穩(wěn)定劑能同時穩(wěn)定化鉛、鋅、鎘和砷等多種重金屬，有效降低土壤中重金屬的浸出濃度，降低了土壤中重金屬的遷移性和生物可利用性；（2）、本發(fā)明中添加的電石渣、菌渣的制備采用固廢再利用的方式，節(jié)約成本；（3）、本發(fā)明中添加的鐵粉，能還原環(huán)境中的砷和鎘，降低毒性，同時能與砷和鎘形成絡(luò)合物、配合物，降低遷移能力；（4）、本發(fā)明中添加的海泡石和由稻草配制成的活性生物碳，具有較大的比表面積，能夠吸附大量物質(zhì)，是優(yōu)秀的負載載體，能夠起到催化作用，，進一步提高對污染土壤中的砷和鎘穩(wěn)定化能力；（5）、本發(fā)明中活化后的凹凸棒土和改性后的硅藻土負載能力增強，協(xié)同鐵粉、磷基化合物混合物、海泡石和硫基化合物混合物，提高整體金屬的穩(wěn)定效率。具體實施方式下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。實施例1一種土壤穩(wěn)定劑，包括以下份計的原料：凹凸棒土180份；膨潤土30份；稻草30份；電石渣30份；硅藻土20份；菌渣20份；磷基化合物混合物10份；海泡石10份；鐵粉10份；硫基化合物混合物10份；貝殼粉2份。其中，所述硫基化合物混合物包括以下份計的原料：硫化亞鐵2份、硫化鈉2份、硫化鈣1份、硫化銨1份和硫化鉀1份。其中，所述菌渣為食用菌栽培收獲后的培養(yǎng)基，經(jīng)過60℃堆肥腐熟10天后，干燥，經(jīng)粉碎機粉碎過30目篩后獲得。其中，所述電石渣為電石水解獲取乙炔氣體后的廢渣。其中，所述海泡石為100目的海泡石精粉，所述鐵粉為還原鐵粉。其中，所述磷基化合物包括以下份計的原料：磷酸氫鈣2份、磷酸2份、磷酸銨1份、磷酸鈉1份和磷酸鉀1份。本實施例中還提供一種土壤穩(wěn)定劑的制備方法，包括如下步驟:步驟（1）、取凹凸棒土，研磨粉碎，過40目篩，加入至2倍重量份的清水，攪拌均勻，在常溫下以150r/min攪拌2h后得到漿體，用離心機將所得漿體離心除去碎屑礦物，經(jīng)過過濾、干燥得到凹凸棒土精土；步驟（2）、向步驟（1）中得到的凹凸棒土精土中加入濃度為5%的碳酸鈉溶液，攪拌并加熱，在攪拌過程中加入碳酸氫鈉和氫氧化鈉顆粒，碳酸氫鈉和氫氧化鈉顆粒質(zhì)量為凹凸棒土精土質(zhì)量的5%，加熱時間為1h，加熱后過濾干燥，干燥后將凹凸棒土送入煅燒爐，在400℃下煅燒1h，取出后放入粉碎機粉碎，過70目篩，得到活化凹凸棒土，備用；步驟（3）、將稻草用清水洗凈晾干，置于溫度為70℃的烘箱內(nèi)烘至恒重，然后碾碎、過100目篩得到粉碎物料，將粉碎物料放入坩堝中置于氣氛爐中，持續(xù)通入惰性氣體，將溫度按4℃/min的速率上升至400℃，在溫度為400℃的條件下熱解1h后自然降至室溫，過篩后得到活性生物碳，備用；步驟（4）、將硅藻土取出，在200℃高溫下焙燒1h后，將其冷卻至室溫，加入2倍重量份得清水，混合均勻后向混合液中加入濃度為40%的硫酸溶液，在80℃下攪拌反應(yīng)2h后，用水洗滌，過濾，烘干得改性硅藻土，備用；步驟（5）、按照配比取膨潤土、貝殼粉和海泡石，研磨粉碎，過200目篩，得到混合粉末，將電石渣、菌渣、硫基化合物混合物、磷基化合物混合物和鐵粉按照配比取出并與混合粉末混合，加入清水充分攪拌后得到重金屬配合劑溶液；步驟（6）、將步驟（2）中得到的活化凹凸棒土、步驟（3）中得到的活性生物碳和步驟（4）中得到的改性硅藻土浸泡于所述重金屬配合劑溶液中，浸泡后在50℃條件下以120r/min攪拌30min后得到漿體，過濾干燥后將所得物料通過輸送帶輸送至含多層干燥盤的振動盤式干燥機，控制烘干溫度在50℃，待物料烘干至含水率為0.5％時，將物料轉(zhuǎn)移至噴霧干燥裝置，通過噴霧干燥制得的粉末即為所述土壤穩(wěn)定劑。其中，所述步驟（3）中的惰性氣體為氦氣。其中，所述步驟（6）中的浸泡的溫度為25℃，所述浸泡的時間為5h。取本實施例1制得的土壤穩(wěn)定劑，并配制成質(zhì)量分數(shù)為15%的穩(wěn)定劑溶液備用，取某冶煉公司污染土壤50g，加入40ml穩(wěn)定劑溶液，并用玻璃棒攪拌混合2min，養(yǎng)護12h，采用GB5086《固體廢物浸出毒性浸出方法》中浸出方法進行浸出試驗，實驗結(jié)果如下表1所示：表1實施例1污染土壤處理效果（mg/L）砷鉛鎘鉻汞銅鋅未處理12.532.80.50.30.098695穩(wěn)定后0.71.2無無無1023標準限2.550.5120.257575備注：標準限制參照GB18598-2001《危險廢物填埋污染控制標準》。實施例2一種土壤穩(wěn)定劑，包括以下份計的原料：凹凸棒土220份；膨潤土40份；稻草40份；電石渣40份；硅藻土30份；菌渣30份；磷基化合物混合物15份；海泡石15份；鐵粉15份；硫基化合物混合物15份；貝殼粉8份。其中，所述硫基化合物混合物包括以下份計的原料：硫化亞鐵10份、硫化鈉10份、硫化鈣5份、硫化銨5份和硫化鉀5份。其中，所述菌渣為食用菌栽培收獲后的培養(yǎng)基，經(jīng)過65℃堆肥腐熟15天后，干燥，經(jīng)粉碎機粉碎過35目篩后獲得。其中，所述電石渣為電石水解獲取乙炔氣體后的廢渣。其中，所述海泡石為120目的海泡石精粉，所述鐵粉為還原鐵粉。其中，所述磷基化合物包括以下份計的原料：磷酸氫鈣10份、磷酸10份、磷酸銨4份、磷酸鈉4份和磷酸鉀4份。本實施例中還提供一種土壤穩(wěn)定劑的制備方法，包括如下步驟:步驟（1）、取凹凸棒土，研磨粉碎，過50目篩，加入至5倍重量份的清水，攪拌均勻，在常溫下以180r/min攪拌2.5h后得到漿體，用離心機將所得漿體離心除去碎屑礦物，經(jīng)過過濾、干燥得到凹凸棒土精土；步驟（2）、向步驟（1）中得到的凹凸棒土精土中加入濃度為10%的碳酸鈉溶液，攪拌并加熱，在攪拌過程中加入碳酸氫鈉和氫氧化鈉顆粒，碳酸氫鈉和氫氧化鈉顆粒質(zhì)量為凹凸棒土精土質(zhì)量的10%，加熱時間為2h，加熱后過濾干燥，干燥后將凹凸棒土送入煅燒爐，在450℃下煅燒1.5h，取出后放入粉碎機粉碎，過80目篩，得到活化凹凸棒土，備用；步驟（3）、將稻草用清水洗凈晾干，置于溫度為75℃的烘箱內(nèi)烘至恒重，然后碾碎、過200目篩得到粉碎物料，將粉碎物料放入坩堝中置于氣氛爐中，持續(xù)通入惰性氣體，將溫度按6℃/min的速率上升至400℃，在溫度為400℃的條件下熱解2h后自然降至室溫，過篩后得到活性生物碳，備用；步驟（4）、將硅藻土取出，在300℃高溫下焙燒2h后，將其冷卻至室溫，加入3倍重量份得清水，混合均勻后向混合液中加入濃度為50%的硫酸溶液，在85℃下攪拌反應(yīng)3h后，用水洗滌，過濾，烘干得改性硅藻土，備用；步驟（5）、按照配比取膨潤土、貝殼粉和海泡石，研磨粉碎，過250目篩，得到混合粉末，將電石渣、菌渣、硫基化合物混合物、磷基化合物混合物和鐵粉按照配比取出并與混合粉末混合，加入清水充分攪拌后得到重金屬配合劑溶液；步驟（6）、將步驟（2）中得到的活化凹凸棒土、步驟（3）中得到的活性生物碳和步驟（4）中得到的改性硅藻土浸泡于所述重金屬配合劑溶液中，浸泡后在65℃條件下以150r/min攪拌50min后得到漿體，過濾干燥后將所得物料通過輸送帶輸送至含多層干燥盤的振動盤式干燥機，控制烘干溫度在65℃，待物料烘干至含水率為1％時，將物料轉(zhuǎn)移至噴霧干燥裝置，通過噴霧干燥制得的粉末即為所述土壤穩(wěn)定劑。其中，所述步驟（3）中的惰性氣體為氮氣。其中，所述步驟（6）中的浸泡的溫度為30℃，所述浸泡的時間為10h。取本實施例2制得的土壤穩(wěn)定劑，并配制成質(zhì)量分數(shù)為30%的穩(wěn)定劑溶液備用，取某冶煉公司污染土壤50g，加入40ml穩(wěn)定劑溶液，并用玻璃棒攪拌混合10min，養(yǎng)護12h，采用GB5086《固體廢物浸出毒性浸出方法》中浸出方法進行浸出試驗，實驗結(jié)果如下表2所示：表2實施例2污染土壤處理效果（mg/L）砷鉛鎘鉻汞銅鋅未處理4352.40.90.50.2180213穩(wěn)定后1.22.8無無無5139標準限2.550.5120.257575備注：標準限制參照GB18598-2001《危險廢物填埋污染控制標準》。實施例3一種土壤穩(wěn)定劑，包括以下份計的原料：凹凸棒土200份；膨潤土35份；稻草35份；電石渣35份；硅藻土25份；菌渣25份；磷基化合物混合物12份；海泡石12份；鐵粉12份；硫基化合物混合物12份；貝殼粉5份。其中，所述硫基化合物混合物包括以下份計的原料：硫化亞鐵6份、硫化鈉6份、硫化鈣3份、硫化銨3份和硫化鉀3份。其中，所述菌渣為食用菌栽培收獲后的培養(yǎng)基，經(jīng)過62℃堆肥腐熟12天后，干燥，經(jīng)粉碎機粉碎過32目篩后獲得。其中，所述電石渣為電石水解獲取乙炔氣體后的廢渣。其中，所述海泡石為110目的海泡石精粉，所述鐵粉為還原鐵粉。其中，所述磷基化合物包括以下份計的原料：磷酸氫鈣6份、磷酸6份、磷酸銨3份、磷酸鈉3份和磷酸鉀3份。本實施例中還提供一種土壤穩(wěn)定劑的制備方法，包括如下步驟:步驟（1）、取凹凸棒土，研磨粉碎，過45目篩，加入至3倍重量份的清水，攪拌均勻，在常溫下以165r/min攪拌2h后得到漿體，用離心機將所得漿體離心除去碎屑礦物，經(jīng)過過濾、干燥得到凹凸棒土精土；步驟（2）、向步驟（1）中得到的凹凸棒土精土中加入濃度為7%的碳酸鈉溶液，攪拌并加熱，在攪拌過程中加入碳酸氫鈉和氫氧化鈉顆粒，碳酸氫鈉和氫氧化鈉顆粒質(zhì)量為凹凸棒土精土質(zhì)量的7%，加熱時間為1.5h，加熱后過濾干燥，干燥后將凹凸棒土送入煅燒爐，在420℃下煅燒1h，取出后放入粉碎機粉碎，過75目篩，得到活化凹凸棒土，備用；步驟（3）、將稻草用清水洗凈晾干，置于溫度為73℃的烘箱內(nèi)烘至恒重，然后碾碎、過150目篩得到粉碎物料，將粉碎物料放入坩堝中置于氣氛爐中，持續(xù)通入惰性氣體，將溫度按5℃/min的速率上升至400℃，在溫度為400℃的條件下熱解1.5h后自然降至室溫，過篩后得到活性生物碳，備用；步驟（4）、將硅藻土取出，在250℃高溫下焙燒1.5h后，將其冷卻至室溫，加入2.5倍重量份得清水，混合均勻后向混合液中加入濃度為45%的硫酸溶液，在82℃下攪拌反應(yīng)2.5h后，用水洗滌，過濾，烘干得改性硅藻土，備用；步驟（5）、按照配比取膨潤土、貝殼粉和海泡石，研磨粉碎，過225目篩，得到混合粉末，將電石渣、菌渣、硫基化合物混合物、磷基化合物混合物和鐵粉按照配比取出并與混合粉末混合，加入清水充分攪拌后得到重金屬配合劑溶液；步驟（6）、將步驟（2）中得到的活化凹凸棒土、步驟（3）中得到的活性生物碳和步驟（4）中得到的改性硅藻土浸泡于所述重金屬配合劑溶液中，浸泡后在58℃條件下以135r/min攪拌40min后得到漿體，過濾干燥后將所得物料通過輸送帶輸送至含多層干燥盤的振動盤式干燥機，控制烘干溫度在55℃，待物料烘干至含水率為0.8％時，將物料轉(zhuǎn)移至噴霧干燥裝置，通過噴霧干燥制得的粉末即為所述土壤穩(wěn)定劑。其中，所述步驟（3）中的惰性氣體為氦氣。其中，所述步驟（6）中的浸泡的溫度為27℃，所述浸泡的時間為7.5h。取本實施例3制得的土壤穩(wěn)定劑，并配制成質(zhì)量分數(shù)為10%的穩(wěn)定劑溶液備用，取某冶煉公司污染土壤50g，加入40ml穩(wěn)定劑溶液，并用玻璃棒攪拌混合10min，養(yǎng)護24h，采用HJ/T299《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》中浸出方法進行浸出試驗，實驗結(jié)果如下表3所示：表3實施例3污染土壤處理效果（mg/L）砷鉛鎘鉻汞銅鋅未處理1.5150.540.2無5680穩(wěn)定后0.21無無無無1.12.8標準限0.51.00.11.50.0525備注：標準限制參照GB8978-1996《污水綜合排放標準》。參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁1 2 3