CN101806115A

CN101806115A - 一种重金属污染土壤砌体及制备方法

Info

Publication number: CN101806115A
Application number: CN 201010125441
Authority: CN
Inventors: 陈建军; 谢正苗
Original assignee: Hangzhou Dianzi University
Current assignee: Hangzhou Dianzi University
Priority date: 2010-03-16
Filing date: 2010-03-16
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2030-03-16
Also published as: CN101806115B

Abstract

本发明涉及一种重金属污染土壤砌体及制备方法。现有方法不适用于重度污染土壤的治理。本发明的砌体由污染土壤与325^#硅酸盐水泥、钠基膨润土、磷酸二氢钙按重量比(35～60)∶(28～62)∶(1～26)∶(0.01～0.2)混合而成。具体制备过程是：将污染土壤去除杂质后按比例与325^#硅酸盐水泥混合，作为基材；将钠基膨润土和磷酸二氢钙加入水中，作为添加剂；将添加剂加入到基材中，并加入水，搅拌均匀后倒入试模中，作为试件；将试件采用标准养护方法静置24小时；拆模后的试件在养护室中养护28天，即制成砌体成品。本发明的砌体在使用中对环境不会产生二次污染，制备方法所需原材料价格低廉、机械设备和制作方法简单，适于现场操作、易于运输。

Description

一种重金属污染土壤砌体及制备方法

技术领域

本发明涉及一种利用被矿山尾矿重金属污染的土壤制成砌体的方法，具体涉及一种重金属重度污染后的土壤添加硬化剂常温下制取构筑物砌体的方法。

背景技术

土壤遭受重金属污染是中国最严重的环境问题之一。土壤重金属污染具有污染物在土壤中移动性差、滞留时间长、毒性大等特点，并可经水、植物等介质最终影响人类健康。尤其是污染土壤中的重金属离子由于累积效应及其生物难降解特征，对农作物生长、农产品安全、人体健康构成潜在威胁。土壤中的重金属来源主要来自于金属尾矿、工业燃烧、污水灌溉、车辆的废气排放、蓄电池生产等场地。在集群式发展的特色工业化园区，形成了以铅、镉、铜、铬等为主的特色污染土壤带(区)。土壤重金属污染治理与修复依旧是当前国内外环境研究的热点和难点之一。

对重金属污染土壤的治理有许多方法得以研究，比如：化学药剂原位固定、异地置换填埋、超积累植物修复、电化学法形成玻璃态物质固定、微生物修复等等。对没有严重污染、土壤生态系统结构和功能较好的土壤，可以通过筛选、寻找超积累植物，并借此清除土壤中的重金属污染物。对于特定的重金属污染物，通过添加化学物质与有效态的重金属离子反应生成化学性质稳定的化合物，是一种方便快捷、速效的原位修复方法。对于重金属重度污染的土壤，其化学修复、植物修复等方法的成本太高，修复时间太长，且大部分重金属离子残留在土壤中，无法从土壤中彻底清除。异地置换填埋法对于重度污染土壤而言，没有产生任何经济效益，是纯粹的污染治理方法。

目前已见的土壤调控与修复专利侧重点在于研究原位修复药剂(如重金属污染土壤原位修复剂，申请号：CN200510002116.X，公开号：CN1631561；一种用于治理重金属污染土壤的调控剂及其制备和使用方法，授权公开号：200710019264.1)、土壤淋洗技术(如一种重金属污染土壤的治理方法，申请号：CN2006100046844.5；重金属污染土壤淋洗实验装置及其方法，申请号：CN200710010441.X；一种利用化学淋洗和深层固定联合技术修复重金属污染土壤的方法，申请号：CN200910040403.8；一种用于重金属和砷汞污染土壤的化学淋洗修复方法；申请号：CN200810198394.0)、植物修复技术(如铜铝复合污染土壤的治理方法，申请号：CN200310108944.2；一种重金属污染土壤的治理方法，申请号：CN200610046844.5；一种重金属污染土壤的修复方法，申请号：CN200610051958.9)等，适用于污染程度较轻的场合。

土壤是各种建材、砌体生产的主要原料之一。目前对于重度污染土壤能否用于砌体生产尚未见专利发表，对于应用于砌体生产后的产品是否对应用环境产生次生不利影响未见提出。

发明内容

本发明的目的就是针对重金属重度污染土壤现有的修复与利用技术存在的不足，提供了一种重金属污染土壤砌体技术，以及该砌体的制备方法。

本发明的砌体由污染土壤与325^#硅酸盐水泥、钠基膨润土、磷酸二氢钙混合而成，砌体中所含污染土壤、325^#硅酸盐水泥、钠基膨润土、磷酸二氢钙的重量比为(35～60)∶(28～62)∶(1～26)∶(0.01～0.2)。

该砌体的具体制备过程为：

1.将取出的污染土壤去除非土壤杂质，按比例与325^#硅酸盐水泥混合，搅拌均匀，作为基材；去除杂质后的污染土壤与325^#硅酸盐水泥的重量比为(35～60)∶(28～62)；

2.将钠基膨润土和磷酸二氢钙加入水中，搅拌均匀，作为添加剂；钠基膨润土和磷酸二氢钙的重量比为(1～26)∶(0.01～0.2)；

3.将添加剂加入到基材中，并加入水，搅拌均匀后倒入试模中，作为试件；试件中去除杂质后的污染土壤、325^#硅酸盐水泥、钠基膨润土、磷酸二氢钙的重量比为(35～60)∶(28～62)∶(1～26)∶(0.01～0.2)；

4.将试件采用标准养护方法静置24小时，然后拆模；所述的标准养护方法为GB50081规定的标准；

5.拆模后的试件在养护室中养护28天，即制成砌体成品；养护室内的温度为17～23℃、湿度为90％以上。

本发明利用难以化学与生物修复的重度污染土壤，通过添加价格相对低廉的添加剂，制作成人行道路砖、墙体砌块等，起到了废弃资源重复利用、变废为宝的作用，与此同时，重金属被添加剂固化在砌体内，起到了对有毒重金属的固化稳定作用，减少了污染土壤对周边农作物生长、农产品安全与人体健康带来的潜在威胁。砌体使用中对环境不会产生二次污染。

本发明方法适于现场操作，所需原材料价格低廉，制作方法简单，所需机械设备简单，制成砌体后易于往外运输，污染土取出后，进行表土覆盖即可进行后续耕作。

具体实施方式

通过以下实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

从某铅锌矿污染场地周围取污染土壤2kg(0-20cm表土，土壤pH值5.51，有机质含量21.8g/kg，含总铅19592mg/kg，总锌647mg/kg，总镉14.65mg/kg，总铜287mg/kg)，风干，过2mm筛，拣出非土壤杂志，混匀后取700g土备用。将779.8g 325^#硅酸盐水泥与700g土充分混合作为基材。称量0.2g磷酸二氢钙，溶于420ml水中，将520g钠基膨润土倒入磷酸盐混合液中，搅拌均匀，作为添加剂。再将基材和添加剂混合，补充430ml水，充分搅拌均匀后倒入试模中，制成两个试件，采用标准养护方法养护24小时后拆模，然后在养护室中养护28天，养护室内的温度为17℃、湿度为90％。制成的砌体成品测定抗压强度为7.84MPa和7.19MPa，砌体成品中所含污染土壤、325^#硅酸盐水泥、钠基膨润土、磷酸二氢钙的重量比为35∶38.99∶26∶0.01。

将试压块破碎至3mm以下，进行形态分析毒性浸取实验，对污染最重的铅，水溶态浸出率是0.15％，交换态浸出率是0.44％，浸出率相对较高的是铁锰氧化态和残渣态，分别是35.51％和59.12％。按照危险废物鉴别标准(GB5085.3-1996)及其规定的浸取方法(BG/T15555.2)折算，本实例砌体在液固比10∶1的条件下水溶态浸出浓度为0.67mg/L，远低于3mg/L的鉴别标准。

实施例2

从某铅锌矿污染场地周围取污染土壤2kg(0-20cm表土，土壤pH值5.51，有机质含量21.8g/kg，含总铅19592mg/kg，总锌647mg/kg，总镉14.65mg/kg，总铜287mg/kg)，风干，过2mm筛，拣出非土壤杂志，混匀后取1200g土备用。将560g 325^#硅酸盐水泥与1200g土充分混合作为基材。称量1g磷酸二氢钙，溶于420ml水中，将239g钠基膨润土倒入磷酸盐混合液中，搅拌均匀，作为添加剂。再将基材和添加剂混合，补充450ml水，充分搅拌均匀后倒入试模中，制成两个试件，采用标准养护方法养护24小时后拆模，然后在养护室中养护28天，养护室内的温度为19℃、湿度为92％。制成的砌体成品测定抗压强度为9.85MPa和9.91MPa，砌体成品中所含污染土壤、325^#硅酸盐水泥、钠基膨润土、磷酸二氢钙的重量比为60∶28∶11.95∶0.05。

将试压块破碎至3mm以下，进行形态分析毒性浸取实验，对污染最重的铅，水溶态浸出率是0.04％，交换态浸出率是0.27％，浸出率相对较高的是铁锰氧化态和残渣态，分别是35.04％和60.86％。按照危险废物鉴别标准(GB5085.3-1996)及其规定的浸取方法(BG/T15555.2)折算，本实例砌体在液固比10∶1的条件下水溶态浸出浓度为0.21mg/L，远低于3mg/L的鉴别标准。

实施例3

从某铅锌矿污染场地周围取污染土壤2kg(0-20cm表土，土壤pH值5.51，有机质含量21.8g/kg，含总铅19592mg/kg，总锌647mg/kg，总镉14.65mg/kg，总铜287mg/kg)，风干，过2mm筛，拣出非土壤杂志，混匀后取1000g土备用。将978g 325^#硅酸盐水泥与1000g土充分混合作为基材。称量2g磷酸二氢钙，溶于420ml水中，将20g钠基膨润土倒入磷酸盐混合液中，搅拌均匀，作为添加剂。再将基材和添加剂混合，补充430ml水，充分搅拌均匀后倒入试模中，制成两个试件，采用标准养护方法养护24小时后拆模，然后在养护室中养护28天，养护室内的温度为21℃、湿度为93％。制成的砌体成品测定抗压强度为11.98MPa和12.52MPa，砌体成品中所含污染土壤、325^#硅酸盐水泥、钠基膨润土、磷酸二氢钙的重量比为50∶48.9∶1∶0.1。

将试压块破碎至3mm以下，进行形态分析毒性浸取实验，对污染最重的铅，水溶态浸出率是0.12％，交换态浸出率是0.08％，浸出率相对较高的是铁锰氧化态和残渣态，分别是32.84％和60.4％。按照危险废物鉴别标准(GB5085.3-1996)及其规定的浸取方法(BG/T15555.2)折算，本实例砌体在液固比10∶1的条件下水溶态浸出浓度为1.065mg/L，低于3mg/L的鉴别标准。

实施例4

从某铅锌矿污染场地周围取污染土壤2kg(0-20cm表土，土壤pH值5.51，有机质含量21.8g/kg，含总铅19592mg/kg，总锌647mg/kg，总镉14.65mg/kg，总铜287mg/kg)，风干，过2mm筛，拣出非土壤杂志，混匀后取700g土备用。将1240g 325^#硅酸盐水泥与700g土充分混合作为基材。称量4g磷酸二氢钙，溶于420ml水中，将56g钠基膨润土倒入磷酸盐混合液中，搅拌均匀，作为添加剂。再将基材和添加剂混合，补充450ml水，充分搅拌均匀后倒入试模中，制成两个试件，采用标准养护方法养护24小时后拆模，然后在养护室中养护28天，养护室内的温度为23℃、湿度为95％。制成的砌体成品测定抗压强度为3.27MPa和3.26MPa，砌体成品中所含污染土壤、325^#硅酸盐水泥、钠基膨润土、磷酸二氢钙的重量比为35∶62∶2.8∶0.2。

将试压块破碎至3mm以下，进行形态分析毒性浸取实验，对污染最重的铅，水溶态浸出率是0.05％，交换态浸出率是0.18％，浸出率相对较高的是铁锰氧化态和残渣态，分别是31.43％和60.43％。按照危险废物鉴别标准(GB5085.3-1996)及其规定的浸取方法(BG/T15555.2)折算，本实例砌体在液固比10∶1的条件下水溶态浸出浓度为0.86mg/L，远低于3mg/L的鉴别标准。

Claims

1.一种重金属污染土壤砌体，其特征在于该砌体由污染土壤与325^#硅酸盐水泥、钠基膨润土、磷酸二氢钙混合而成，砌体中所含污染土壤、325^#硅酸盐水泥、钠基膨润土、磷酸二氢钙的重量比为(35～60)∶(28～62)∶(1～26)∶(0.01～0.2)。

2.制备重金属污染土壤砌体的方法，其特征在于该方法的具体步骤是：

步骤(1)将取出的污染土壤去除杂质，按比例与325^#硅酸盐水泥混合，搅拌均匀，作为基材；去除杂质后的污染土壤与325^#硅酸盐水泥的重量比为(35～60)∶(28～62)；

步骤(2)将钠基膨润土和磷酸二氢钙加入水中，搅拌均匀，作为添加剂；钠基膨润土和磷酸二氢钙的重量比为(1～26)∶(0.01～0.2)；

步骤(3)将添加剂加入到基材中，并加入水，搅拌均匀后倒入试模中，作为试件；试件中去除杂质后的污染土壤、325^#硅酸盐水泥、钠基膨润土、磷酸二氢钙的重量比为(35～60)∶(28～62)∶(1～26)∶(0.01～0.2)；

步骤(4)将试件采用标准养护方法静置24小时，然后拆模；所述的标准养护方法为GB50081规定的标准；

步骤(5)拆模后的试件在养护室中养护28天，即制成砌体成品；养护室内的温度为17～23℃、湿度为90％以上。