CN104232100A - 铬污染土壤改性剂 - Google Patents

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葛九敢
周建华
江建坤
孙兰娟
李健
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Abstract

本发明提供了一种用于铬污染土壤的改性剂及其制备方法，含有的组分为：矿渣水泥、造纸苛化白泥碱渣焚烧灰、废旧石膏及硫酸亚铁。使用本发明的土壤改性剂作用于重金属铬污染土壤，可改变土壤结构，将土壤转化成坚实版块，可广泛用于道路、建筑材料等领域；改性后的土壤水稳定性高，铬浸出率极低，大大缓解了土壤、水源重金属铬污染问题；大量使用造纸苛化白泥碱渣焚烧灰作为改性剂的原料，治理铬污染的同时解决了大量造纸业废弃物循环利用难题，市场前景广阔。

Description

铬污染土壤改性剂
技术领域
本发明属于重金属铬污染土壤治理技术领域，具体的涉及一种用于治理铬污染土壤的改性剂及其制备方法。
技术背景
我国是铬盐生产大国，排放的铬渣对堆场和周围环境造成严重的污染。通常认为Cr(Ⅵ)的毒性比 Cr(Ⅲ)高100倍左右，可以通过多种途径进入土壤，对土壤的污染尤为严重。Cr(Ⅵ)化合物被列为对人体危害最大的八种化学物质之一，是国际公认的三种致癌金属物之一。
目前土壤中铬污染的治理主要有两条思路：一是改变铬在土壤/沉积物中的存在形态，将Cr(Ⅵ)还原为毒性相对较小的Cr(Ⅲ)，降低其在环境中的迁移能力和生物课利用性；二是将Cr(Ⅵ)从被污染的土壤/沉积物中清除。围绕这两条思路，国内外发展出一系列修复技术，如固定化/稳定化、洗土法、淋洗法、化学还原法、电动力学修复法、植物修复、微生物修复等。使用土壤改性剂将化学还原法与稳定化两种方法相结合，可以更加有效地解决铬污染治理问题，并将污染土壤“变废为宝”。同时，土壤改性剂中大量使用造纸苛化白泥碱渣焚烧灰，为造纸业大量排放、回收困难的苛化白泥开拓了新的价值化产业道路。铬污染土壤治理工艺简便，效果明显，投入成本低，该路线未
见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于重金属铬污染土壤治理的土壤改性剂及其制备方法。
为了实现上述目的本发明采用如下技术方案：
一种用于治理铬污染土壤的改性剂，其特征在于，通过下列方法制备而得：将矿渣水泥、造纸苛化白泥碱渣焚烧灰、废旧石膏及硫酸亚铁以一定质量比混合，拌匀后密封保存，即可得到土壤改性剂。
所述的用于铬污染土壤的改性剂，其特征在于所述的矿渣水泥、造纸苛化白泥碱渣焚烧灰、废旧石膏及硫酸亚铁的混合质量比为50:（25~35）:（15~30）:（1~2）。
所述的用于铬污染土壤的改性剂，其特征在于所述的硫酸亚铁为一水硫酸亚铁、四水硫酸亚铁和七水硫酸亚铁中的一种或两种以上的混合物。
所述的用于治理铬污染土壤的改性剂在治理铬污染土壤中的应用。
本改性剂用于铬污染土壤改性的操作步骤如下：
将土壤破碎，过筛，清除草根、杂草等有机质，以土壤的6%~15%（质量分数）掺入改性剂并混合均匀，加入一定量的水使混合料达到最优含水量，搅拌均匀后压实成型，室温下养生7-28天。
本发明中的矿渣水泥保水性、可塑性好，泌水少，具有较好的工作性，还可以降低水化热，有利于防止大体积土壤内部温升引起的裂缝。造纸苛化白泥碱渣焚烧灰中含有大量CaO、少量Al2O3、硅酸二钙及硅酸三钙等物质。硅酸二钙及硅酸三钙水化热小、抗水性好，是传统水泥中的主要矿物组分，可以显著提高土壤强度。CaO、Al2O3组分与废旧石膏及土壤中的少量水分结合生成结晶水含量极高的3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O，促进了土壤粒子的团聚，土壤粒子中的水分以结晶水的形式被固定，土壤中的水分含量大大降低，强度随之增大。另外，硫酸亚铁作为还原剂，在土壤环境中可以将毒性最大的六价铬离子还原为三价铬离子，并抑制其重新氧化为六价铬离子。此外，土壤结构水稳定性高，进一步降低了六价铬离子的溶出率。
本发明的有益效果：
（1）本发明以无机组分为主，本身对环境不造成污染，并具有耐高温、持久耐用性能，改性后的土壤水稳定性高，铬浸出率极低，大大缓解了土壤、水源重金属铬污染问题；
（2）改性剂改变土壤本身结构，降低土壤中水分含量，提高水稳定性能，并将土壤转化成坚实版块，可广泛用于道路、建筑材料等领域；
（3）原料中使用造纸苛化白泥碱渣焚烧灰及废旧石膏，促进了工业废弃物的循环利用。
为了更好的理解本发明，通过以下实例进行说明：
实施例1：
矿渣水泥、造纸苛化白泥碱渣焚烧灰、废旧石膏及七水硫酸亚铁（以硫酸亚铁计）以质量比为50:30:19:1混合，拌匀后密封保存，得到土壤改性剂。
铬污染地区土壤随机取样，土壤破碎，过筛，清除草根、杂草等有机质，以土壤的8%（质量分数）掺入改性剂并混合均匀，加入一定量的水使混合料达到最优含水量19.8%，搅拌均匀后压实成型，室温下养生28天后做7d无侧限（饱水）抗压强度试验，抗压强度为1.9Mpa。改性前后的土壤依据《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)测定六价铬浸出率。
实施例2：
矿渣水泥、造纸苛化白泥碱渣焚烧灰、废旧石膏及四水硫酸亚铁（以硫酸亚铁计）以质量比为50:32:16.8:1.2混合，拌匀后密封保存，得到土壤改性剂。
某铬废渣堆放场下土壤随机取样，土壤破碎，过筛，清除草根、杂草等有机质，以土壤的12%（质量分数）掺入改性剂并混合均匀，加入一定量的水使混合料达到最优含水量19.8%，搅拌均匀后压实成型，室温下养生28天后做7d无侧限（饱水）抗压强度试验，抗压强度为2.2Mpa。改性前后的土壤依据《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)测定六价铬浸出率
 

Claims (4)

1.一种用于治理铬污染土壤的改性剂，其特征在于，通过下列方法制备而得：将矿渣水泥、造纸苛化白泥碱渣焚烧灰、废旧石膏及硫酸亚铁以一定质量比混合，拌匀后密封保存，即可得到土壤改性剂。
2.根据权利要求1所述的用于铬污染土壤的改性剂，其特征在于所述的矿渣水泥、造纸苛化白泥碱渣焚烧灰、废旧石膏及硫酸亚铁的混合质量比为50:（25~35）:（15~30）:（1~2）。
3.根据权利要求1所述的用于铬污染土壤的改性剂，其特征在于所述的硫酸亚铁为一水硫酸亚铁、四水硫酸亚铁和七水硫酸亚铁中的一种或两种以上的混合物。
4.如权利要求1所述的用于治理铬污染土壤的改性剂在治理铬污染土壤中的应用。
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