用于治理重金屬污染土壤的鈍化劑及其制備和使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于治理重金屬污染土壤的鈍化劑及其制備和使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]公開號為CN102559198A的中國專利文獻(xiàn)公開了一種治理土壤重金屬銅、鉛、鎘污染的鈍化劑，該鈍化劑以中低品位的磷礦粉為主要原料，制備重金屬鈍化劑來鈍化土壤中的重金屬。該發(fā)明可充分利用我國普遍難以利用的中低品位的磷礦資源，投資少、工程量小，但其缺點(diǎn)是使用磷礦粉后可能造成土壤板結(jié)，同時(shí)磷礦粉雜質(zhì)中可能含其他重金屬有二次污染風(fēng)險(xiǎn)。公開號為CN102701554A的中國專利文獻(xiàn)公開了一種用于重金屬污染底泥治理的穩(wěn)定劑，該穩(wěn)定劑由氧化鈣、磷酸鈣和硫化鈉組成。該穩(wěn)定劑原材料易得，無二次污染，但其缺點(diǎn)是穩(wěn)定劑能應(yīng)用于含有機(jī)結(jié)合態(tài)的重金屬污染底泥，不適于具多種形態(tài)污染的重金屬污染土壤。公開號為CN102719255A的中國專利文獻(xiàn)公開了一種土壤重金屬復(fù)合鈍化劑的制備和使用方法。土壤重金屬鈍化劑的原料及其質(zhì)量比為:熟石灰25%，磷酸二氫鉀10?20%，草木灰20?45%，蠶沙20?45%。使用該鈍化劑的土壤，有效鉛和鎘含量均顯著降低，且能有效提高土壤有機(jī)質(zhì)的含量、成本較低，適用于大面積重金屬污染土壤的修復(fù)，但其缺點(diǎn)是蠶沙為農(nóng)副產(chǎn)品，量少且不易收集；修復(fù)針對鉛、鎘有效，其它重金屬適用性較差。
[0003]目前，土壤中重金屬污染的治理修復(fù)方法，普遍采用穩(wěn)定化/固化工藝修復(fù)，鈍化劑與土壤中重金屬離子結(jié)合形成穩(wěn)定物質(zhì)，降低土壤中重金屬的移動性，從而抑制其被植物吸收或通過皮膚接觸、飲用水、塵埃等途徑進(jìn)入人體，危害人體健康。大多重金屬穩(wěn)定劑原料普遍易得，使用方法簡單，相對其他修復(fù)工藝藥劑性價(jià)比高，且易于推廣，故穩(wěn)定劑/鈍化劑在重金屬污染土壤修復(fù)中具有核心地位。但由于部分穩(wěn)定劑抗外界干擾能力差，經(jīng)干濕交替或土壤PH改變，重金屬可能出現(xiàn)返溶，尤其是南方地區(qū)的土壤多呈酸性、且多酸雨或酸性物質(zhì)沉降，被鈍化的重金屬極易返溶，重新對環(huán)境造成危害。另根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前重金屬污染土壤往往趨于多種重金屬復(fù)合污染，因此鈍化劑需要既要有針對性又要有廣適性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種穩(wěn)定結(jié)合性能好、穩(wěn)定持續(xù)性長、且能夠同時(shí)鈍化多種重金屬的用于治理重金屬污染土壤的鈍化劑及其制備和使用方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種用于治理重金屬污染土壤的鈍化劑，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，所述鈍化劑包括30%?50%的粘土礦物、10%?20%的磷酸鹽、10%?15%的還原劑、10%?15%的硫化物和15%?20%的堿性物質(zhì)。
[0006]上述的鈍化劑中，優(yōu)選的，所述粘土礦物為沸石、蒙脫石、蛭石、高嶺石和海泡石中的一種或多種的混合。
[0007]上述的鈍化劑中，優(yōu)選的，所述磷酸鹽為磷酸鉀、磷酸鈉、磷酸二氫鉀、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鉀和磷酸氫二鈉中的一種或多種的混合。
[0008]上述的鈍化劑中，優(yōu)選的，所述還原劑為硫酸亞鐵、硫代硫酸鈉和亞硫酸氫鈉中的一種或多種的混合。
[0009]上述的鈍化劑中，優(yōu)選的，所述硫化物為硫化鈉、硫化鉀和硫化亞鐵中的一種或多種的混合。
[0010]上述的鈍化劑中，優(yōu)選的，所述堿性物質(zhì)為氧化鈣、碳酸鈉和碳酸鉀中的一種或多種的混合。
[0011]作為一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種上述的用于治理重金屬污染土壤的鈍化劑的制備方法，包括以下步驟:按照所述質(zhì)量分?jǐn)?shù)，將粘土礦物、磷酸鹽、還原劑、硫化物和堿性物質(zhì)進(jìn)行混合，攪拌均勻后，得到鈍化劑。
[0012]作為一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種上述的用于治理重金屬污染土壤的鈍化劑或上述的制備方法制得的用于治理重金屬污染土壤的鈍化劑的使用方法，包括以下步驟:
(1)將重金屬污染土壤進(jìn)行破碎；
(2)將鈍化劑加入破碎后的重金屬污染土壤中，然后加水混合攪拌均勻；
(3)將混勻后的土壤原地養(yǎng)護(hù)，使鈍化劑與土壤中的重金屬充分反應(yīng)。
[0013]上述的使用方法中，優(yōu)選的，所述步驟(2)中，所述鈍化劑的質(zhì)量占所述重金屬污染土壤質(zhì)量的3%?10% ;所述水的質(zhì)量占所述重金屬污染土壤質(zhì)量的5%?20%。
[0014]上述的使用方法中，優(yōu)選的，所述步驟(I)中，所述重金屬污染土壤破碎至粒徑為5cm以下；所述步驟(2)中，所述鈍化劑在加入破碎后的重金屬污染土壤之前，先過200目篩；所述步驟(3)中，所述養(yǎng)護(hù)的時(shí)間為3天?10天。
[0015]本發(fā)明中，所述重金屬污染土壤中的重金屬通常為砷、鉛、鋅、鎘、銅中的一種或多種，但不限于此。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
1、本發(fā)明的用于治理重金屬污染土壤的鈍化劑所用原料經(jīng)濟(jì)易得，鈍化劑效果穩(wěn)定，不會對土壤產(chǎn)生二次污染。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的鈍化劑與土壤中的重金屬穩(wěn)定結(jié)合性能更好，穩(wěn)定持續(xù)性更長久，并且對土壤中的砷、鉛、鋅、鎘、銅、鉻(六價(jià))等多種重金屬均有較好的、長期的穩(wěn)定/鈍化作用，工程應(yīng)用可行性高。
[0017]2、本發(fā)明的鈍化劑應(yīng)用于治理重金屬污染土壤時(shí)(即使用過程中)，通過螯合、沉淀、吸附等復(fù)合作用將重金屬污染物長期穩(wěn)定。其中，粘土礦物具有較大的表面積，即具有較大的表面能，起吸附作用，另外粘土礦物表面電荷靜電吸附和離子交換也可對重金屬離子進(jìn)行固定；磷酸鹽誘導(dǎo)重金屬吸附、磷酸鹽和重金屬生成沉淀或礦物和磷酸鹽表面吸附重金屬；還原劑可將高價(jià)態(tài)難以穩(wěn)定的重金屬轉(zhuǎn)化為易穩(wěn)定的價(jià)態(tài)，另外還原劑還可將土壤中一些高價(jià)態(tài)的有毒重金屬還原成低價(jià)態(tài)低毒的重金屬，進(jìn)一步將其穩(wěn)定；硫化物能與大多數(shù)重金屬形成穩(wěn)定的化合物；堿性物質(zhì)可以使土壤的PH升高，減少污染物的返溶現(xiàn)象。可見，本發(fā)明的鈍化劑通過協(xié)同增效的作用，能更好地滿足當(dāng)前我國重金屬污染土壤修復(fù)對穩(wěn)定性強(qiáng)、無二次污染、效果持久穩(wěn)定、低成本的迫切需求。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合具體優(yōu)選的實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0019]實(shí)施例1
一種本發(fā)明的用于治理重金屬污染土壤的鈍化劑，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，該鈍化劑包括45%的粘土礦物，15%的磷酸鹽，10%的還原劑，10%的硫化物和20%的堿性物質(zhì)。其中，以鈍化劑總量為基數(shù)，粘土礦物具體含10%沸石、25%蒙脫石和10%蛭石，磷酸鹽具體含10%磷酸鉀和5%磷酸二氫鉀，還原劑具體含8%硫酸亞鐵和2%亞硫酸氫鈉，硫化物具體為10%硫化鈉，堿性物質(zhì)具體含15%氧化鈣和5%碳酸鈉。
[0020]一種上述本實(shí)施例的鈍化劑的制備方法，包括以下步驟:按照上述質(zhì)量分?jǐn)?shù)，將粘土礦物、磷酸鹽、還原劑、硫化物和堿性物質(zhì)進(jìn)行混合，攪拌均勻后，得到鈍化劑。
[0021]一種上述本實(shí)施例的鈍化劑在治理重金屬污染土壤時(shí)的使用方法，包括以下步驟:
(I)對郴州某區(qū)域土壤進(jìn)行檢測分析，主要目標(biāo)污染是As、Pb、Zn、Cd、Cu，其含量均高于《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB15618-1995)三級標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值，平均超