CN104056854B - 一种用于治理Pb、As、Cu、Cd复合污染土壤的联合稳定矿化修复剂及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于治理Pb、As、Cu、Cd复合污染土壤的联合稳定矿化修复剂及其使用方法，所述联合稳定矿化修复剂包括以下原料，其水溶液的质量百分比为：10～20wt％的磷酸二氢铵水溶液；15～25wt％的硫酸亚铁水溶液；0.1～5wt％的阴离子型聚丙烯酰胺水溶液；以及，水泥固化剂；将各原料按比例和先后顺序添加，形成用于治理含Pb、As、Cu、Cd的重金属复合污染土壤的联合稳定矿化修复剂。本发明的联合稳定矿化修复剂采用化学稳定化、物理吸附、架桥、水泥固化的协同效应达到处理Pb、As、Cu、Cd复合污染的土壤的目的，满足国家标准的排放要求。此联合稳定矿化修复剂的取材容易，价格低廉，使用操作简单，综合治理重金属复合污染土壤的效果好。

Description

一种用于治理Pb、As、Cu、Cd复合污染土壤的联合稳定矿化修复剂及其使用方法

技术领域

本发明涉及环保技术领域，特别涉及一种用于治理Pb、As、Cu、Cd复合污染土壤的联合稳定矿化修复剂及其使用方法。

背景技术

随着工业生产产能的不断扩大，土壤污染越来越严重，高pH值条件下，尤其是受到Pb、As、Cu、Cd等多种重金属复合污染的土壤，其对人类健康造成极大的危害，甚至危及生命。因此重金属复合污染的治理手段及方法是现阶段亟待解决的技术问题。现有技术中，常用的治理方法为化学沉淀法，此方法作为含砷废水的一种主要处理方法，工程化比较普遍，即在废水中加入大量的化学药剂，并成为沉淀物的形式沉淀出来。其缺点在于：产生大量的废渣，造成二次污染；不能同时满足砷以外的所有的重金属复合污染的处理能达到标准要求，此外，现有技术中，也没有将化学沉淀法应用于含砷的重金属复合污染土壤的处理中。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种用于治理Pb、As、Cu、Cd复合污染土壤的联合稳定矿化修复剂及其使用方法，其解决了现有技术中废渣造成二次污染，且不能同时有效的综合处理重金属复合污染土壤的技术问题。

本发明提供一种用于治理Pb、As、Cu、Cd复合污染土壤的联合稳定矿化修复剂，所述联合稳定矿化修复剂包括以下原料，其水溶液的质量百分比为：

10～20wt％的磷酸二氢铵水溶液；

15～25wt％的硫酸亚铁水溶液；

0.1～5wt％的阴离子型聚丙烯酰胺水溶液；以及，

水泥固化剂；

将各原料按比例和先后顺序添加，形成用于治理含Pb、As、Cu、Cd的重金属复合污染土壤的联合稳定矿化修复剂。

优选地，所述联合稳定矿化修复剂包括：20wt％的磷酸二氢铵水溶液、15wt％的硫酸亚铁水溶液、3wt％的阴离子型聚丙烯酰胺水溶液，以及波特兰水泥固化剂。

优选地，所述联合稳定矿化修复剂包括：15wt％的磷酸二氢铵水溶液、20wt％的硫酸亚铁水溶液、5wt％的阴离子型聚丙烯酰胺水溶液，以及波特兰水泥固化剂。

优选地，所述联合稳定矿化修复剂包括：10wt％的磷酸二氢铵水溶液、25wt％的硫酸亚铁水溶液、1wt％的阴离子型聚丙烯酰胺水溶液，以及波特兰水泥固化剂。

基于同一个发明构思，本发明还提供了一种用于治理Pb、As、Cu、Cd复合污染土壤的联合稳定矿化修复剂的使用方法，依照先后顺序包括如下步骤：

步骤S10：取含Pb、As、Cu、Cd的重金属污染土壤的样品按照公知的浸出方法制作浸出液，并分析浸出液中各重金属含量；

步骤S20：将待处理的污染土壤经破碎后过10mm筛网进行筛选，再倒入搅拌机内开启搅拌；

步骤S30：根据所述步骤S10分析的浸出液中各重金属的含量，按比例加水搅拌且控制土壤含水率20-30％，再加入15～25wt％的磷酸二氢铵水溶液，搅拌均匀；

步骤S40：根据所述步骤S10分析的浸出液中As的含量，以及所述步骤S30中添加的磷酸二氢铵的含量，按比例加入15～25wt％的硫酸亚铁水溶液，搅拌均匀；

步骤S50：在所述步骤S40中，按比例加入0.1～5wt％的阴离子型聚丙烯酰胺水溶液，搅拌均匀；

步骤S60：将水泥固化剂称重计量后，加入所述步骤S50的混合物内，搅拌均匀；

步骤S70：根据所述步骤S60中的土壤含水率的情况适当加水，控制土壤含水率在50-60％；

步骤S80：置于阴凉处养护至少3天，通过磷酸沉淀重金属、砷酸铁除砷后的土壤，再利用阴离子型聚丙烯酰胺采用离子吸附、电性中和以及架桥的作用将土壤中的难以形成沉淀的金属离子絮凝，最后通过水泥固化剂固化过程中形成的硅酸钙晶体将以上沉淀、絮凝物包裹在晶体晶格之内，形成稳定的包裹物；

步骤S90：采样检测混合土壤中重金属的浸出含量，比对环保标准及要求，如果检测不符合环保要求，增加养护时间，必要时加水，直到检测结果符合环保要求。

基于上述技术方案的公开，本发明提供的所述一种用于治理Pb、As、Cu、Cd复合污染土壤的联合稳定矿化修复剂及其使用方法具有如下有益效果：

本发明的联合稳定矿化修复剂采用化学稳定化、物理吸附、架桥、水泥固化的协同效应达到处理Pb、As、Cu、Cd复合污染的土壤的目的，满足国家标准的排放要求。此联合稳定矿化修复剂的取材容易，价格低廉，使用操作简单，综合治理重金属复合污染土壤的效果好。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案：

本发明提供了一种用于治理Pb、As、Cu、Cd复合污染土壤的联合稳定矿化修复剂，其包括：所述联合稳定矿化修复剂包括以下原料，其水溶液的质量百分比为：

10～20wt％的磷酸二氢铵水溶液；

15～25wt％的硫酸亚铁水溶液；

0.1～5wt％的阴离子型聚丙烯酰胺水溶液；以及，

水泥固化剂；

将各原料按比例和先后顺序添加，形成用于治理含Pb、As、Cu、Cd的重金属复合污染土壤的联合稳定矿化修复剂。

需要说明的是，本发明的土壤为受到Pb、As、Cu、Cd复合污染的土壤，本发明的关键点在于，本联合稳定矿化修复剂先采用10～20wt％的磷酸二氢铵水溶液进行磷酸沉淀法稳定固化，再采用15～25wt％的硫酸亚铁水溶液进行铁沉淀法除砷，0.1～5wt％的阴离子型聚丙烯酰胺水溶液进行离子吸附、电性中和、架桥等作用将重金属复合污染土壤中的难以形成沉淀的金属离子絮凝，再通过水泥固化剂固化过程中形成的硅酸钙晶体将以上沉淀、絮凝物包裹在晶体晶格之类，形成稳定的包裹物，即以化学稳定化、物理吸附、架桥、水泥固化的协同效应达到处理Pb、As、Cu、Cd复合污染的土壤的目的，满足国家标准的排放要求。

基于同一个发明构思，本发明还提供了一种用于治理Pb、As、Cu、Cd复合污染土壤的联合稳定矿化修复剂的使用方法，依照先后顺序包括如下步骤：

步骤S10：取含Pb、As、Cu、Cd的重金属污染土壤的样品按照公知的浸出方法制作浸出液，并分析浸出液中各重金属含量；

步骤S20：将待处理的污染土壤经破碎后过10mm筛网进行筛选，再倒入搅拌机内开启搅拌；

步骤S30：根据所述步骤S10分析的浸出液中各重金属的含量，按比例加水搅拌且控制土壤含水率20-30％，再加入15～25wt％的磷酸二氢铵水溶液，搅拌均匀；

步骤S40：根据所述步骤S10分析的浸出液中As的含量，以及所述步骤S30中添加的磷酸二氢铵的含量，按比例加入15～25wt％的硫酸亚铁水溶液，搅拌均匀；

步骤S50：在所述步骤S40中，按比例加入0.1～5wt％的阴离子型聚丙烯酰胺水溶液，搅拌均匀；

步骤S60：将所述水泥固化剂称重计量后，加入所述步骤S50的混合物内，搅拌均匀；

步骤S70：根据所述步骤S60中的土壤含水率的情况适当加水，控制土壤含水率在50-60％；

步骤S80：置于阴凉处养护至少3天，通过磷酸沉淀重金属、砷酸铁除砷后的土壤，再利用阴离子型聚丙烯酰胺采用离子吸附、电性中和以及架桥的作用将土壤中的难以形成沉淀的金属离子絮凝，最后通过水泥固化剂固化过程中形成的硅酸钙晶体将以上沉淀、絮凝物包裹在晶体晶格之类，形成稳定的包裹物；

步骤S90：采样检测混合土壤中重金属的浸出含量，比对环保标准及要求，如果检测不符合环保要求，增加养护时间，必要时加水，直到检测结果符合环保要求。

本发明的联合稳定矿化修复剂的实施例1：

联合稳定矿化修复剂包括：20wt％的磷酸二氢铵水溶液、15wt％的硫酸亚铁水溶液、3wt％的阴离子型聚丙烯酰胺水溶液，以及波特兰水泥固化剂。将各原料按比例和先后顺序添加，形成用于治理含Pb、As、Cu、Cd的重金属复合污染土壤的联合稳定矿化修复剂。

联合稳定矿化修复剂的实施例2：

联合稳定矿化修复剂包括：15wt％的磷酸二氢铵水溶液、20wt％的硫酸亚铁水溶液、5wt％的阴离子型聚丙烯酰胺水溶液，以及波特兰水泥固化剂。将各原料按比例和先后顺序添加，形成用于治理含Pb、As、Cu、Cd的重金属复合污染土壤的联合稳定矿化修复剂。

联合稳定矿化修复剂的实施例3：

联合稳定矿化修复剂包括：10wt％的磷酸二氢铵水溶液、25wt％的硫酸亚铁水溶液、1wt％的阴离子型聚丙烯酰胺水溶液，以及波特兰水泥固化剂。将各原料按比例和先后顺序添加，形成用于治理含Pb、As、Cu、Cd的重金属复合污染土壤的联合稳定矿化修复剂。

以上联合稳定矿化修复剂是根据重金属中各项金属污染浓度，调整其水溶液配方，以达到最佳效果，本实施例仅列出常用的配比组合，在上述范围内的任意配比组合均在本发明的保护范围之内。

联合稳定矿化修复剂的使用方法的实施例1：

湖南株洲某污染场地土壤样品，按公知的浸出检测方法检测浸出成分，浸出液中各重金属分析如表1：

表1：

编号

Cu

Pb

Zn

Cd

As

含水率

XQ8-5-R14A

0.046

9.703

0.127

未检出

0.368

10％

取土壤样品200g，按实施例1中配置联合稳定矿化修复剂的水溶液，其中：15wt％的硫酸亚铁水溶液加量10％，20wt％的磷酸二氢铵水溶液加量10％，3wt％的阴离子型聚丙烯酰胺水溶液加量2％，波特兰水泥加量10％，水加量25％，(注：各处理剂加量为土壤干基重量比)，按技术方案步骤S10-S90操作，其中S30步骤加水20％，S60步骤加水5％。

取形成的固体产物10g，按《土壤环境监测技术导则》(HJ/T166-2004)中规定的0.1mol/LHCl浸提，浸提方法采用《GB5086.2固废毒性浸出方法-水平振荡法》。

处理后的土壤浸出液中各重金属含量检测按公知方法检测，其检测结果与GB8978-1996综合污水一级标准要求比对如表2：

表2：

编号	Cu	Pb	Zn	Cd	As
						XQ8-5-R14A	0.042	0.732	0.122	未检出	0.23
GB 8978-1996综合污水一级	0.5	1.0	2.0	0.1	0.5

结论：根据表1可知，未处理的土壤，其Pb和As浸出含量大大超出标准排放要求，根据表2可知，按实施例1中配置的联合稳定矿化修复剂的水溶液处理后的土壤，各重金属的浸出含量均满足标准的排放要求。

联合稳定矿化修复剂的使用方法的实施例2：

湖南株洲某污染场地土壤样品，按公知的浸出检测方法检测浸出成分，浸出液中各重金属分析如表3：

表3：

取土壤样品200g，按实施例2中配置修复剂水溶液，15wt％的磷酸二氢铵水溶液加量15％、20wt％的硫酸亚铁水溶液加量10％、5wt％的阴离子型聚丙烯酰胺水溶液加量2％，以及波特兰水泥加量15％，水加量20％，(注：各处理剂加量为土壤干基重量比)，按技术方案步骤S10-S90操作，其中S30步骤加水10％，S60步骤加水10％。

取形成的固体产物10g，按《土壤环境监测技术导则》(HJ/T166-2004)中规定的0.1mol/LHCl浸提，浸提方法采用《GB5086.2固废毒性浸出方法-水平振荡法》。浸出液中各重金属含量检测按公知方法检测，其检测结果与GB8978-1996综合污水一级标准要求比对如表4：

表4：

编号	Cu	Pb	Zn	Cd	As
						XQ13-11-R14	0.282	0.89	1.22	未检出	0.24
GB 8978-1996标准	0.5	1.0	2.0	0.1	0.5

结论：根据表3可知，未处理的土壤，其Pb、Zn和As浸出含量大大超出标准排放要求，根据表4可知，按实施例2中配置的联合稳定矿化修复剂的水溶液处理后的土壤，各重金属的浸出含量均满足标准的排放要求。

联合稳定矿化修复剂的使用方法的实施例3：

湖南株洲某污染场地土壤样品，按公知的浸出检测方法检测浸出成分，浸出液中各重金属分析如表5：

表5：

编号

Cu

Pb

Zn

Cd

As

含水率

XQ2-1-R4

0.77

未检出

0.722

0.123

3.789

20％

取土壤样品200g，按实施例3中配置修复剂水溶液，10wt％的磷酸二氢铵水溶液加量8％、25wt％的硫酸亚铁水溶液加量8％、1wt％的阴离子型聚丙烯酰胺水溶液加量1％，以及波特兰水泥加量8％，水加量25％，(注：各处理剂加量为土壤干基重量比)，按技术方案步骤S10-S90操作，其中S30步骤加水5％，S60步骤加水20％。

取形成的固体产物10g，按《土壤环境监测技术导则》(HJ/T166-2004)中规定的0.1mol/LHCl浸提，浸提方法采用《GB5086.2固废毒性浸出方法-水平振荡法》。浸出液中各重金属含量检测按公知方法检测，其检测结果与GB8978-1996综合污水一级标准要求比对如表6：

表6：

编号	Cu	Pb	Zn	Cd	As
						XQ2-1-R4	0.05	未检出	0.53	未检出	0.13
GB 8978-1996标准	0.5	1.0	2.0	0.1	0.5

结论：根据表5可知，未处理的土壤，其Cu、Cd和As浸出含量大大超出标准排放要求，根据表6可知，按实施例3中配置的联合稳定矿化修复剂的水溶液处理后的土壤，各重金属的浸出含量均满足标准的排放要求。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种用于治理Pb、As、Cu、Cd复合污染土壤的联合稳定矿化修复剂，其特征在于，包括：所述联合稳定矿化修复剂包括以下原料，其水溶液的质量百分比为：

10～20wt％的磷酸二氢铵水溶液；

15～25wt％的硫酸亚铁水溶液；

0.1～5wt％的阴离子型聚丙烯酰胺水溶液；以及，

水泥固化剂；

将各原料按比例和先后顺序添加，形成用于治理含Pb、As、Cu、Cd的重金属复合污染土壤的联合稳定矿化修复剂。

2.根据权利要求1所述的用于治理Pb、As、Cu、Cd复合污染土壤的联合稳定矿化修复剂，其特征在于，所述联合稳定矿化修复剂包括：20wt％的磷酸二氢铵水溶液、15wt％的硫酸亚铁水溶液、3wt％的阴离子型聚丙烯酰胺水溶液，以及波特兰水泥固化剂。

3.根据权利要求1所述的用于治理Pb、As、Cu、Cd复合污染土壤的联合稳定矿化修复剂，其特征在于，所述联合稳定矿化修复剂包括：15wt％的磷酸二氢铵水溶液、20wt％的硫酸亚铁水溶液、5wt％的阴离子型聚丙烯酰胺水溶液，以及波特兰水泥固化剂。

4.根据权利要求1所述的用于治理Pb、As、Cu、Cd复合污染土壤的联合稳定矿化修复剂，其特征在于，所述联合稳定矿化修复剂包括：10wt％的磷酸二氢铵水溶液、25wt％的硫酸亚铁水溶液、1wt％的阴离子型聚丙烯酰胺水溶液，以及波特兰水泥固化剂。

5.一种用于治理Pb、As、Cu、Cd复合污染土壤的联合稳定矿化修复剂的使用方法，其特征在于，依照先后顺序包括如下步骤：

步骤S10：取含Pb、As、Cu、Cd的重金属污染土壤的样品按照公知的浸出方法制作浸出液，并分析浸出液中各重金属含量；

步骤S20：将待处理的污染土壤经破碎后过10mm筛网进行筛选，再倒入搅拌机内开启搅拌；

步骤S30：根据所述步骤S10分析的浸出液中各重金属的含量，按比例加水搅拌且控制土壤含水率20-30％，再加入15～25wt％的磷酸二氢铵水溶液，搅拌均匀；

步骤S40：根据所述步骤S10分析的浸出液中As的含量，以及所述步骤S30中添加的磷酸二氢铵的含量，按比例加入15～25wt％的硫酸亚铁水溶液，搅拌均匀；

步骤S50：在所述步骤S40中，按比例加入0.1～5wt％的阴离子型聚丙烯酰胺水溶液，搅拌均匀；

步骤S60：将水泥固化剂称重计量后，加入所述步骤S50的混合物内，搅拌均匀；

步骤S70：根据所述步骤S60中的土壤含水率的情况适当加水，控制土壤含水率在50-60％；

步骤S80：置于阴凉处养护至少3天，通过磷酸沉淀重金属、砷酸铁除砷后的土壤，再利用阴离子型聚丙烯酰胺采用离子吸附、电性中和以及架桥的作用将土壤中的难以形成沉淀的金属离子絮凝，最后通过水泥固化剂固化过程中形成的硅酸钙晶体将以上沉淀、絮凝物包裹在晶体晶格之内，形成稳定的包裹物；

步骤S90：采样检测混合土壤中重金属的浸出含量，比对环保标准及要求，如果检测不符合环保要求，增加养护时间，必要时加水，直到检测结果符合环保要求。