CN105154090A - 一种用于重金属污染土的修复试剂及修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于重金属污染土的修复试剂，该修复试剂按照质量份数，包括以下组分：磷酸二氢钾：45～50份，过磷酸钙：45～50份，氧化镁：0～10份。利用修复试剂修复重金属污染土后，能够固化污染土中的重金属元素，且污染土呈中性，具有钾和磷等营养元素。

Description

一种用于重金属污染土的修复试剂及修复方法

技术领域

本发明涉及修复材料，具体来说，涉及一种用于重金属污染土的修复试剂及修复方法。

背景技术

随着对场地环境要求的提高，对污染土修复的重要性也日趋显著。现阶段对于污染土修复后的二次利用尚缺乏全面研究，导致大量修复后的污染土只能通过填埋进行再处理，对土地资源造成巨大的压力。目前市场上尚缺乏能够使重金属污染土在修复后能够安全地作为绿化种植土进行二次利用的修复方法，所以需要一种试剂环保，步骤简单，生物安全性强的针对污染土修复后作为绿化用土达到资源再利用的修复方法。

发明内容

技术问题：本发明实施例提供一种重金属污染土的修复试剂及修复方法，利用修复试剂修复重金属污染土后，能够固化污染土中的重金属元素，使浸出值达到《污水排入城市下水道水质标准(CJ3082-1999)》规定的限值，具有较好的环境安全特性，且污染土呈中性，pH值在5.5-8.3之间，具有钾和磷等营养元素。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明实施例采用的技术方案如下：

一种用于重金属污染土的修复试剂，该修复试剂按照质量份数，包括以下组分：

磷酸二氢钾：45～50份；

过磷酸钙：45～50份；

氧化镁：0～10份。

作为优选方案，所述的修复试剂按照质量份数，包括以下组分：

磷酸二氢钾：45份；

过磷酸钙：45份；

氧化镁：10份。

一种对重金属污染土的修复方法，所述的修复方法包括：将修复试剂与污染土进行拌合，然后进行养护。

作为优选方案，所述的污染土中含有铅、锌、铬金属元素，且铅、锌、铬金属元素占污染土中污染金属元素质量的90％以上。

作为优选方案，所述的养护时间为14-28天。

作为优选方案，所述的修复试剂占污染土的质量百分比为：1～3％。

作为优选方案，所述的的修复试剂，按照质量份数，包括以下组分：

磷酸二氢钾：45～50份；

过磷酸钙：45～50份；

氧化镁：0～10份。

有益效果：与现有技术相比，本发明实施例具有以下优点：本发明实施例的修复试剂和修复方法能够有效缓解用于污染土体填埋处理造成的土地资源压力；修复过程中采用的试剂均为环境友好型材料，不会对环境造成二次污染。同时，通过本发明实施例提供的修复试剂，对主要含有铅、锌、铬金属元素的污染土进行修复后，污染土呈中性，具有钾和磷等营养元素，可以作为绿化种植土使用。

具体实施方式

下面对本发明实施例的技术方案进行详细的说明。

本实施例提供一种用于重金属污染土的修复试剂，该修复试剂按照质量份数，包括以下组分：

磷酸二氢钾：45～50份；

过磷酸钙：45～50份；

氧化镁：0～10份。

本实施例中，污染土中含有铅、锌、铬金属元素，且铅、锌、铬金属元素占污染土中污染金属元素质量的90％以上。也就是说，污染土中重金属元素主要含有铅、锌、铬金属元素。

本实施例的修复试剂对污染土的修复过程为：过磷酸钙、磷酸二氢钾与重金属污染物通过离子交换、反应生成难溶性盐将其固定。氧化镁与重金属污染物反应形成氢氧化物沉淀将其固定。具体来说，过磷酸钙、磷酸二氢钾与锌反应生成磷酸锌沉淀，与铅生成磷酸铅沉淀。氧化镁主要与镉形成氢氧化物沉淀，以固定污染物。

本实施例中，氧化镁在修复试剂的质量份数为0-10份，小于磷酸二氢钾和过磷酸钙的质量份数之和。之所以这样选择，是因为氧化镁作为碱性试剂，添加一定比例可以以氢氧化物的形式固定住重金属元素镉，同时能够中和土体酸碱性。如果氧化镁在修复试剂的质量占比大于10％时，则会出现土体pH值过高、碱性过强的现象，不利于植物的生长。当Cd污染浓度小于200mg/kg时，MgO占份数可以为0。

作为一种优选方案，上述的修复试剂按照质量份数，包括以下组分：

磷酸二氢钾：45份；

过磷酸钙：45份；

氧化镁：10份。

利用上述修复试剂对重金属污染土的修复方法为：将修复试剂与污染土进行拌合，然后进行养护。作为优选方案，所述的养护时间为14～28天。修复试剂占污染土的质量百分比为：1～3％。

下面通过试验验证本修复试剂的修复效果。

试验中，磷酸二氢钾由南京化学试剂有限公司提供，分析纯。过磷酸钙由山东临朐玉临化肥厂提供，有效磷含量≥12％。氧化镁由上海富由乐贸易有限公司提供的轻烧氧化镁。

对比例1中没有添加任何修复试剂。

对比例2采用雨花牌325复合硅酸盐水泥作为修复试剂。

各实例和对比例中，采用的修复试剂如表1所示。

表1

污染土为5000克，其中，各实例和对比例对应的污染土中Pb、Zn、Cd的污染浓度如表2所示，其余重金属元素浓度为小于《土壤环境质量标准(GB15618-1995)》中规定的限值。

表2

将上述实例和对比例的修复试剂与污染土进行拌合，然后进行养护，具体修复过程参数如表3所示：

表3

对各实例和对比例进行养护后，进行重金属浸出浓度测试和绿化土物理化学特性测试。其中，Pb/Zn/Cd三种有毒重金属的浸出试验按照《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法(HJ/T299-2007)》进行，控制限值采用《污水排入城市下水道水质标准(CJ3082-1999)》中给出的要求值。试验结果如表4所示。

表4

从表4可以看出，本发明配置的修复试剂对重金属污染场地进行修复的效果优于对比例1和对比例2对重金属污染场地进行修复的效果。例如，采用本发明方法Zn固定率达到98.9％，Cd固定率达到99.6％，Pb浸出则可以达到《污水排入城市下水道水质标准(CJ3082-1999)》标准值。

对上述实例1—5和对比例1—2的修复试剂对重金属污染场地进行修复后，进行种植土物理化学特性测试。种植土物理化学特性测试方法按照《绿化种植土标准(CJT340-2011)》中所要求的进行。试验结果如表5所示。

表5

从表5可以看出：实例1—实例5修复后的重金属污染土的PH值在5.5-8.3之间，属于种植土可接受pH范围。而对比例2修复后的重金属污染土的PH值为13.25，属于强碱性土。

实例1—实例5修复后的重金属污染土的电导率EC值在2.0左右，盐碱性接近绿化种植土规范要求，而对比例2修复后的重金属污染土EC值接近6.0，盐碱性过强，不适宜作为种植土使用。

对于营养元素来说，实例1—实例5由于添加的修复试剂中含有K离子、磷酸盐成分，因此土壤肥力指标(碱解氮、速效钾、可溶磷)均要优于对比例2修复后的土体。

作为上述实施例的修复试剂的一种应用，本实施例提供一种绿化种植土，该绿化种植土包括重金属污染土、修复试剂和有机质种植土。

重金属污染土中含有铅、锌、铬金属元素，且铅、锌、铬金属元素占污染土中污染金属元素质量的90％以上。有机质种植土为在市场是可以购买的种植土。例如：淮安淮农农业科技开发有限公司生产的有机质土。

作为一种优选方案，所述的修复试剂，按照质量份数，包括以下组分：

磷酸二氢钾：45～50份；

过磷酸钙：45～50份；

氧化镁：0～10份。

作为一种优选方案，所述的重金属污染土、修复试剂和有机质种植土的质量比为：1:0.01～0.03:1。

本实施例中，修复试剂对污染土的修复过程为：过磷酸钙、磷酸二氢钾与重金属污染物通过离子交换、反应生成难溶性盐将其固定。氧化镁与重金属污染物反应形成氢氧化物沉淀将其固定。具体来说，过磷酸钙、磷酸二氢钾与锌反应生成磷酸锌沉淀，与铅生成磷酸铅沉淀。氧化镁主要与镉形成氢氧化物沉淀，以固定污染物。氧化镁在修复试剂的质量份数为0～10份，小于磷酸二氢钾和过磷酸钙的质量份数之和。之所以这样选择，是因为氧化镁作为碱性试剂，添加一定比例可以以氢氧化物的形式固定住重金属元素镉，同时能够中和土体酸碱性。如果氧化镁在修复试剂的质量占比大于10％时，则会出现土体pH值过高、碱性过强的现象，不利于植物的生长。Cd污染浓度小于200mg/kg时，MgO占份数可以为0。

上述绿化种植土的制备方法，包括以下过程：首先利用修复试剂修复重金属污染土，然后进行养护，最后将养护后的重金属污染土与有机质种植土进行混拌，从而制成绿化种植土。

所述的重金属污染土壤中含有铅、锌、铬金属元素，且铅、锌、铬金属元素占污染土中污染金属元素质量的90％以上。作为优选，修复试剂按照质量百分比由以下组分组成：磷酸二氢钾：45～50％；过磷酸钙：45～50％；氧化镁：0～10％。重金属污染土、修复试剂和有机质种植土的质量比为：1:0.01～0.03:1。对修复后的重金属污染土中，添加有机质种植土。有机质种植土起到平衡土体的营养物质(如氮磷钾)、中和土体酸碱性以及盐碱度的作用。养护时间为14-28天。

下面通过试验验证本实施例中提供的修复试剂，对重金属污染土进行修复后的修复效果。同时，提供试验验证修复后的重金属污染土和有机质种植土混合后，具有作为绿化种植土的性能。

试验中，磷酸二氢钾由南京化学试剂有限公司提供，分析纯。过磷酸钙由山东临朐玉临化肥厂提供，有效磷含量≥12％。氧化镁由上海富由乐贸易有限公司提供的轻烧氧化镁。

对比例1中没有添加任何修复试剂。

对比例2采用雨花牌325复合硅酸盐水泥作为修复试剂。

本次试验采用实施例1试验中的5个实例和2个对比例。各实例和对比例中，采用的修复试剂如表1所示。

污染土为5000克，其中，各实例和对比例对应的污染土中Pb、Zn、Cd的污染浓度如表2所示，其余重金属元素浓度为小于《土壤环境质量标准(GB15618-1995)》中规定的限值。

将上述实例和对比例的修复试剂与污染土进行拌合，然后进行养护，具体修复过程参数如表3所示。

对各实例进行养护后，进行重金属浸出浓度测试和绿化土物理化学特性测试。其中，Pb/Zn/Cd三种有毒重金属的浸出试验按照《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法(HJ/T299-2007)》进行，控制限值采用《污水排入城市下水道水质标准(CJ3082-1999)》中给出的要求值。试验结果如表4所示。

对上述实例1—5和对比例1—2的修复试剂对重金属污染场地进行修复后，与有机质种植土进行拌合。测试拌合后的种植土的物理化学特性。种植土物理化学特性测试方法按照《绿化种植土标准(CJT340-2011)》中所要求的进行。试验结果如表6所示。

表6

从表6可以看出：对比例1和对比例2中的阳离子交换量和全盐量EC不符合《绿化种植土标准(CJT340-2011)》要求。对比例2的pH值不符合《绿化种植土标准(CJT340-2011)》要求。

利用上述各实例和对比例修复后污染土，进行生物毒性测试。按照《绿化种植土标准(CJT340-2011)》中规定的潜在有毒土壤作为绿化种植土时需进行生物毒性测试的要求，采用白菜种子测取了修复后污染土的种子发芽指数。试验流程如下：

配制土壤样品滤液，按土：水质量比＝1：2浸提，160rpm振荡1h后过滤，过滤液即为土壤样品过滤液。吸取5ml滤液于铺有滤纸的培养皿中，滤纸上放置10颗水芹或白菜种子，25℃下避光培养24h后，测定种子的根长，上述试验设置5组重复，同时用去离子水做空白对照。每个实例或对比例采用5组培养皿，每个培养皿10粒种子。

试验结果如表7所示。

表7

从以上试验可以看出：经过本发明实例对污染土进行修复，修复后的复合重金属污染土和有机质种植土拌合后，可以达到《绿化种植土标准(CJT340-2011)》中规定的种植土理化特性，能够被用作绿化种植土使用。

修复污染土在硫酸硝酸法浸出条件下，浸出液中有毒重金属含量较修复前大幅度降低，并达到了《污水排入城市下水道水质标准(CJ3082-1999)》中规定的浓度限值要求，可以不作处理即排入城市排水系统，具有良好的环境安全特性。

按照《绿化种植土标准(CJT340-2011)》中规定的潜在有毒土壤作为绿化种植土时需进行生物毒性测试的要求，采用白菜种子测取了修复后污染土的种子发芽指数。结果表明修复后污染土的生物毒性明显较修复前降低，种子发芽指数达到规范规定的80％限值，能够作为种植土进行使用。

Claims (7)

1.一种用于重金属污染土的修复试剂，其特征在于，该修复试剂按照质量份数，包括以下组分：

磷酸二氢钾：45～50份；

过磷酸钙：45～50份；

氧化镁：0～10份。

2.按照权利要求1所述的用于重金属污染土的修复试剂，其特征在于，所述的修复试剂按照质量份数，包括以下组分：

磷酸二氢钾：45份；

过磷酸钙：45份；

氧化镁：10份。

3.一种权利要求1所述的修复试剂对重金属污染土的修复方法，其特征在于，所述的修复方法包括：将修复试剂与污染土进行拌合，然后进行养护。

4.按照权利要求3所述的修复方法，其特征在于，所述的污染土中含有铅、锌、铬金属元素，且铅、锌、铬金属元素占污染土中污染金属元素质量的90%以上。

5.按照权利要求3所述的修复方法，其特征在于，所述的养护时间为14-28天。

6.按照权利要求3所述的修复方法，其特征在于，所述的修复试剂占污染土的质量百分比为：1～3%。

7.按照权利要求3所述的修复方法，其特征在于，所述的的修复试剂，按照质量份数，包括以下组分：

磷酸二氢钾：45～50份；

过磷酸钙：45～50份；

氧化镁：0～10份。