專利名稱：一種重金屬污染土壤穩(wěn)定劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于土壤修復(fù)治理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于重金屬污染土壤的穩(wěn)定劑的制備和使用方法。
背景技術(shù)：
近年來，重金屬污染事件時有發(fā)生，尤其是重金屬土壤污染問題在日益顯現(xiàn)，我國土壤污染面積在逐年增加，還沒得到有效控制，已經(jīng)成為了重要的環(huán)境問題之一。 對于重金屬土壤的修復(fù)治理，穩(wěn)定化技術(shù)是一種較為成熟且經(jīng)濟(jì)可行的方法，目前在國內(nèi)外都有具體實(shí)施案例。但是，從已有應(yīng)用來看，主要以水泥類試劑作為穩(wěn)定劑進(jìn)行修復(fù)，以該類試劑進(jìn)行穩(wěn)定存在增容比大、填埋庫容大的問題，同時由于其作用原理主要為水化反應(yīng)及吸附作用，經(jīng)過長期風(fēng)化和酸雨淋溶存在重金屬重新溶出的風(fēng)險。針對以上問題，我國已開展這方面研究，以求解決問題。申請公布號為CN102343357A的發(fā)明專利中提出的土壤穩(wěn)定劑將多種無機(jī)鹽礦物材料進(jìn)行混合以實(shí)現(xiàn)對重金屬的穩(wěn)定，主要成份為粘土礦物和硅酸鹽，在使用過程中仍存在增容比較大的問題；申請公布號為CN 102335494A的發(fā)明專利中以堿性試劑為穩(wěn)定劑，穩(wěn)定效果容易受到酸性溶液影響，難以保證長期穩(wěn)定性；公開號為CN 1631940A的發(fā)明專利中以多胺或聚乙烯亞胺為骨架合成螯合劑，具有良好的重金屬的穩(wěn)定性，但該方法以有機(jī)試劑為主體，在應(yīng)用過程中存在試劑費(fèi)用高、有機(jī)試劑受溫度影響大及長期生物不穩(wěn)定性等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為克服上述穩(wěn)定化方法的不足，提出一種新型的重金屬污染土壤穩(wěn)定劑的制備方法，以有機(jī)試劑為骨架，配以無機(jī)試劑形成復(fù)合的螯合劑。該穩(wěn)定劑制備簡單，應(yīng)用時增容比較小、快速可靠，同時能夠?qū)崿F(xiàn)固碳效果。本發(fā)明所述一種重金屬污染土壤穩(wěn)定劑的制備方法，其特征在于，該穩(wěn)定劑以聚乙烯亞胺為骨架，鎂化合物為堿性調(diào)節(jié)劑，輔以四甲基氫氧化銨作為二氧化碳吸收劑，鼓入空氣或二氧化碳?xì)怏w，加入二硫化碳，并配以鐵鹽，合成高分子螯合劑與碳酸鎂微結(jié)晶體混合物；所述的一種重金屬污染土壤穩(wěn)定劑的制備方法，其特征在于各組分質(zhì)量比為聚乙烯亞胺鎂化合物四甲基氫氧化銨鐵鹽=I (O. 2 O. 6) (O. 05
O.I) (O. I O. 5)；所述的一種重金屬污染土壤穩(wěn)定劑的制備方法，其特征在于通入二氧化碳摩爾量至少大于鎂離子摩爾量的20% ；所述的鎂化合物為氧化鎂或氫鎂化鎂中一種或任意配比混合物；所述的鐵鹽為硫酸亞鐵或零價鐵中一種或任意配比混合物；所述的一種重金屬污染土壤穩(wěn)定劑的制備方法，其特征在于該穩(wěn)定劑可配比任意質(zhì)量水，在應(yīng)用中配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10 50%的溶液；
所述的一種重金屬污染土壤穩(wěn)定劑的制備方法，其特征在于該穩(wěn)定劑在應(yīng)用中與污染土壤混合攪拌，養(yǎng)護(hù)時間彡I天。本發(fā)明一種重金屬污染土壤穩(wěn)定劑，其使用方法與傳統(tǒng)穩(wěn)定化試劑相同，其主要機(jī)理為螯合、氧化/還原、沉淀、吸附作用，其中有機(jī)試劑骨架主要起螯合作用，加入二硫化碳形成巰基S與多種重金屬離子配合形成交聯(lián)網(wǎng)狀螯合物，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)；鐵鹽體現(xiàn)氧化/還原特性，降低砷、鉻元素毒性浸出；四甲基氫氧化銨促進(jìn)對二氧化碳的吸附且提供堿性環(huán)境，并生成重金屬沉淀物，有利于穩(wěn)定劑對重金屬沉淀物的捕集與螯合；鎂化合物與二氧化碳相結(jié)合，一方面促進(jìn)有機(jī)骨架的螯合劑鏈的形成，另一方面生成碳酸鎂微晶體與重金屬氫氧化物沉淀物，與有機(jī)螯合劑相互促進(jìn)絡(luò)合與吸附，達(dá)到更穩(wěn)定效果；二氧化碳從有機(jī)化合物中的逐漸釋放出來，有利于螯合效果的長期穩(wěn)定，且對極端酸性外界條件起到緩沖作用。
主要反應(yīng)為(CH2 NH CH2)n+CS2— (CH2NCS2CH2)n(CH2NCS2CH2) n+n/2 R2+— (CH2NCS2CH2NCS2CH2-R) n/2 IC4H13NO — C4H12N++0rMg0+C02 — MgCO3C02+H20 — H++HCCVMg0+H20 — Mg2++20rFe_2e — Fe2+Fe2+-e — Fe3+R2++0r ^ R(OH)2 IR2++C0廣一RCO3 I其中，R2+為二價重金屬離子，不同重金屬離子均能形成穩(wěn)定的重金屬離子螯合物沉淀。與傳統(tǒng)穩(wěn)定化試劑相比，本發(fā)明提出的重金屬土壤穩(wěn)定劑制備方法簡單，應(yīng)用時增容比較小、快速可靠，同時能夠?qū)崿F(xiàn)固碳效果。本發(fā)明適用于重金屬污染土壤的穩(wěn)定，但不僅限于此，同時適用于其它重金屬危險廢物及一般固廢，如尾礦、礦渣、底泥、飛灰等。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所述一種重金屬污染土壤穩(wěn)定劑的制備方法，以聚乙烯亞胺為骨架，加入鎂化合物為堿性調(diào)節(jié)劑，輔以四甲基氫氧化銨作為二氧化碳吸收劑，鼓入空氣或二氧化碳?xì)怏w，加入二硫化碳，并配以鐵鹽，合成高分子螯合劑與碳酸鎂微結(jié)晶體混合物。其具體實(shí)施例有實(shí)施例I :取聚乙烯亞胺10g，聚乙烯亞胺氧化鎂四甲基氫氧化銨硫酸亞鐵=I O. 2 O. I 0.4 ;制備穩(wěn)定劑，并配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的穩(wěn)定劑溶液待用。取某砷冶煉廠污染土壤l#40g,加入40mL穩(wěn)定劑溶液,用玻璃棒攪拌2min混合均勻后,養(yǎng)護(hù)24h,米用GB5086《固體廢物浸出毒性浸出方法》中浸出方法進(jìn)行浸出試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表
Io表I砷污染土壤處理效果mg/L
權(quán)利要求
1.一種重金屬污染土壤穩(wěn)定劑的制備方法，其特征在于，該穩(wěn)定劑以聚乙烯亞胺為骨架，鎂化合物為堿性調(diào)節(jié)劑，輔以四甲基氫氧化銨作為二氧化碳吸收劑，鼓入空氣或二氧化碳?xì)怏w，加入二硫化碳，并配以鐵鹽，合成高分子螯合劑與碳酸鎂微結(jié)晶體混合物。
2.如權(quán)利要求I所述的一種重金屬污染土壤穩(wěn)定劑的制備方法，其特征在于各組分質(zhì)量比為聚乙烯亞胺鎂化合物四甲基氫氧化銨鐵鹽=I (O. 2 O. 6) (O. 05 O.I) (O. I O. 5)。
3.如權(quán)利要求I所述的一種重金屬污染土壤穩(wěn)定劑的制備方法，其特征在于通入二氧化碳摩爾量至少大于鎂離子摩爾量的20%。
4.如權(quán)利要求I所述的一種重金屬污染土壤穩(wěn)定劑的制備方法，其特征在于鎂化合物為氧化鎂或氫鎂化鎂中一種或任意配比混合物。
5.如權(quán)利要求I所述的一種重金屬污染土壤穩(wěn)定劑的制備方法，其特征在于鐵鹽為硫酸亞鐵或零價鐵中一種或任意配比混合物。
6.如權(quán)利要求I所述的一種重金屬污染土壤穩(wěn)定劑的制備方法，其特征在于該穩(wěn)定劑可配比任意質(zhì)量水，在應(yīng)用中配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10 50%的溶液。
7.如權(quán)利要求I所述的一種重金屬污染土壤穩(wěn)定劑的制備方法，其特征在于該穩(wěn)定劑在應(yīng)用中與污染土壤混合攪拌，養(yǎng)護(hù)時間> I天。
全文摘要
一種重金屬污染土壤穩(wěn)定劑的制備方法，屬于土壤修復(fù)治理技術(shù)領(lǐng)域。其特點(diǎn)為該穩(wěn)定劑以聚乙烯亞胺為骨架，鎂化合物為堿性調(diào)節(jié)劑，輔以四甲基氫氧化銨作為二氧化碳吸收劑，在此條件下鼓入空氣或二氧化碳?xì)怏w，加入二硫化碳，合成高分子螯合劑與碳酸鎂微結(jié)晶體混合物，并配以鐵鹽，通過螯合、氧化/還原、沉淀、吸附作用，實(shí)現(xiàn)對污染土壤中重金屬的高效穩(wěn)定。該穩(wěn)定劑各組分質(zhì)量比為，聚乙烯亞胺∶鎂化合物∶四甲基氫氧化銨∶鐵鹽＝1∶(0.2～0.6)∶(0.05～0.1)∶(0.1～0.5)，其中通入二氧化碳摩爾量至少大于鎂離子摩爾量的20％，配比任意量水，該穩(wěn)定劑可為溶液或結(jié)晶物。該穩(wěn)定劑合成工藝簡單，能夠在固碳同時，實(shí)現(xiàn)多種重金屬的高效快速穩(wěn)定。
文檔編號B09C1/08GK102965119SQ20121049135
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月22日
發(fā)明者張翔宇, 宋寶華, 李萌, 王浩, 孫璐, 姚一夫, 潘利祥 申請人:中節(jié)能六合天融環(huán)保科技有限公司