CN105602573A - 一种镉、铅复合污染土壤修复剂及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种镉、铅复合污染土壤修复剂，该修复剂按重量比由以下成分组成：生物质炭30-50％、腐植酸钾10-20％、13X分子筛10-20％、十二烷基磺酸钠10-20％、铁粉10-20％；上述组分充分发挥协同作用，通过还原、沉淀、吸附、改良、调节PH值等作用，使得土壤中的有效态重金属大大降低，制备得到土壤修复剂在修复镉铅复合污染土壤时具有良好的效果，本发明的修复药剂具有制备方法简单、可行、治理效果好的优点。
Description
技术领域：
本发明涉及土壤污染修复技术领域，具体涉及一种镉、铅复合污染土壤修复剂及应用。
技术背景：
土壤重金属污染已逐渐成大众关注的焦点问题。据环境保护部和国土资源部2014年公布《全国土壤污染状况调查公报》显示：全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。工矿业、农业等人为活动以及土壤环境背景值高是造成土壤污染或超标的主要原因。全国土壤总的超标率为16.1％，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2％、2.3％、1.5％和1.1％。污染类型以无机型为主，有机型次之，复合型污染比重较小，无机污染物超标点位数占全部超标点位的82.8％。
从污染分布情况看，南方土壤污染重于北方；长江三角洲、珠江三角洲、东北老工业基地等部分区域土壤污染问题较为突出，西南、中南地区土壤重金属超标范围较大；镉、汞、砷、铅4种无机污染物含量分布呈现从西北到东南、从东北到西南方向逐渐升高的态势。
主要污染物为镉、镍、铜、砷、汞、铅、滴滴涕和多环芳烃。若以第二次全国土地调查结果为准，我国耕地最新数据为203077万亩来计算，中重度污染的耕地面积占2.9％，已经达到5889万亩。
目前针对土壤重金属污染的治理方法主要有固定化/稳定化、淋洗法、洗土法、电动力学修复法、化学还原法、植物修复、微生物修复。但总体存在修复效率低、处理成本高等问题。
因此，有必要从现有的各种方法中取长补短，发明一种土壤修复药剂。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是提供一种制备简单、操作方便、效果好的一种镉、铅复合污染土壤修复剂及应用。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种镉、铅复合污染土壤修复剂，其特征在于：所述的修复药剂各原料的重量百分比为：
生物质炭30-50％；
腐植酸钾10-20％；
13X分子筛10-20％；
十二烷基磺酸钠10-20％；
铁粉10-20％；
所述的生物质炭是以秸秆和氧化钙的混合物为原料，所述秸秆和氧化钙的质量比为20:1，在体系压力为20kPa、热解温度为500℃的条件下真空热解30min，通过研磨处理得到的粒径为3mm以下的固体粉末；
所述的腐植酸钾、13X分子筛、十二烷基磺酸钠、铁粉分别为2mm以下的固体粉末。
进一步地，所述修复剂中各原料的质量百分比为：
生物质炭40％；
腐植酸钾15％；
13X分子筛15％；
十二烷基磺酸钠15％；
铁粉15％。
本发明一种镉、铅复合污染土壤修复剂，通过将生物质炭、腐植酸钾、13X分子筛、十二烷基磺酸钠、铁粉按一定比例混合，即得到修复药剂。
本发明一种镉、铅复合污染土壤修复剂的使用方法，包括以下步骤：
(1)取含镉、铅复合污染土壤样品，采用《土壤质量有效态铅和镉的测定原子吸收法》(GB/T23739-2009)中规定的检测方法测定土壤样品中有效态镉和铅的含量；
(2)根据检测结果，按质量比镉、铅污染土壤：修复药剂＝50～200:1添加修复药剂，将修复药剂均匀地铺洒在待处理的土壤表面；
(3)采用翻耕搅拌的方式将待处理土壤连通其上铺洒的修复药剂搅拌混合3次以上，形成混合土壤，加水保持混合土壤的含水量超过50％；
(4)在混合土壤上覆盖塑料膜，养护3天以上使得混合土壤中的修复药剂与重金属污染土壤中的镉和铅充分反应和稳定化；
(5)采样检测混合土壤中有效态镉和铅的含量。
本发明---一种镉、铅复合污染土壤修复剂及应用，参照《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)，采用单因子污染指数评价法，对镉、铅污染土壤进行修复治理。与现有技术相比，本发明的修复药剂具有制备方法简单、可行、治理效果好的优点。
相对于现有技术，本发明的有益效果在于：
1、修复剂中的生物质炭通过真空热解生物质获得，在真空条件下制得的生物质炭孔隙率高，吸附值高；以秸秆等生物质为原料，充分利用资源，避免因其焚烧造成环境污染。通过添加氧化钙促进秸秆在真空热解的过程中炭的产量增加，通过真空热解得到的生物质炭，具有比表面积大，孔道丰富，易吸附各类重金属离子，降低土壤中迁移性重金属离子的浓度；制得的生物质炭中的氧化钙自身可使土壤pH值提高土壤表面负电荷增加，从而土壤对重金属的亲和性增加；另一方面pH值升高，也有利于MOH+的存在而提高重金属离子的吸附量，同时促使土壤中重金属形成氢氧化物或结合态沉淀或共沉淀；
2、十二烷基磺酸钠是一种高效的阴离子表面活性剂，易与各种助剂复配，成本较低，合成工艺成熟，与螯合剂复配处理土壤中的疏水性含重金属物质，提高土壤修复效果；
3、铁粉的还原性能高，可将二价镉还原，易溶于水，价格便宜；
4、13X分子筛具有许多毛细孔道，比表面积大，对水、氧化物等具有较强的亲合力，吸附力强；
5、腐植酸钾是一种高分子非均一的芳香族羟基羧酸盐，外观为黑色颗粒或粉状固体，是由褐煤精细选后用KOH液体反应提取后的产物，溶于水，呈碱性，含有羧基、酚羟基等活性基团，重金属稳定化能力强；
上述组分充分发挥协同作用，通过还原、稳定、沉淀、吸附、改良、调节PH值，使得有效态镉和铅在土壤中的浸出率大大降低。
具体实施方式：
修复药剂的制备实施例1：
以秸秆和氧化钙的混合物为原料，所述秸秆和氧化钙的质量比为20:1，在体系压力为20kPa、热解温度为500℃的条件下真空热解30min，通过研磨处理得到的粒径为3mm以下的固体粉末；
所述的腐植酸钾、13X分子筛、十二烷基磺酸钠、铁粉分别为2mm以下的固体粉末；
按照质量百分比称重：
生物质炭40％；
腐植酸钾15％；
13X分子筛15％；
十二烷基磺酸钠15％；
铁粉15％；
将生物质炭、腐植酸钾、13X分子筛、十二烷基磺酸钠、铁粉按上述比例混合均匀，制备得到修复药剂。
修复药剂的制备实施例2：
以秸秆和氧化钙的混合物为原料，所述秸秆和氧化钙的质量比为20:1，在体系压力为20kPa、热解温度为500℃的条件下真空热解30min，通过研磨处理得到的粒径为3mm以下的固体粉末；
所述的腐植酸钾、13X分子筛、十二烷基磺酸钠、铁粉分别为2mm以下的固体粉末；
按照质量百分比称重：
生物质炭50％；
腐植酸钾20％；
13X分子筛10％；
十二烷基磺酸钠10％；
铁粉10％；
将生物质炭、腐植酸钾、13X分子筛、十二烷基磺酸钠、铁粉按上述比例混合均匀，制备得到修复药剂。
修复药剂的制备实施例3：
以秸秆和氧化钙的混合物为原料，所述秸秆和氧化钙的质量比为20:1，在体系压力为20kPa、热解温度为500℃的条件下真空热解30min，通过研磨处理得到的粒径为3mm以下的固体粉末；
所述的腐植酸钾、13X分子筛、十二烷基磺酸钠、铁粉分别为2mm以下的固体粉末；
按照质量百分比称重：
生物质炭30％；
腐植酸钾10％；
13X分子筛20％；
十二烷基磺酸钠20％；
铁粉20％；
将生物质炭、腐植酸钾、13X分子筛、十二烷基磺酸钠、铁粉按上述比例混合均匀，制备得到修复药剂。
实施例1-3所得的修复剂应用具体实施方式及技术效果：
300公斤镉铅复合污染土壤取自湖南衡阳某农田。
(1)采用《土壤质量有效态铅和镉的测定原子吸收法》(GB/T23739-2009)中规定的检测方法测定土壤样品中有效态镉含量为31.98mg/kg，有效态铅含量为42.25mg/kg。
(2)将300公斤复合污染土壤平均分成三等份，每等份100公斤，分别提取实施例1-3中给出的修复药剂各2公斤，分别将修复药剂均匀地铺洒在待处理的100公斤土壤的表面；
(3)采用搅拌的方式将待处理土壤连通其上铺洒的修复药剂搅拌混合3次以上，形成混合土壤，加水保持混合土壤的含水量超过50％；
(4)在混合土壤上覆盖塑料薄膜，养护3天，让混合土壤中的修复药剂与重金属污染土壤中的镉、铅充分反应，充分稳定化；
(5)分别采样检测实施例1-3应用的土壤中有效态镉和铅的含量，土壤中有效态镉、铅含量结果见表1,均满足《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)中二级农用土壤的要求。
表1实施例1-3所得的修复剂应用结果
Claims (3)
1.一种镉、铅复合污染土壤修复剂，其特征在于：所述的修复药剂各原料的重量百分比为：
生物质炭30-50％；
腐植酸钾10-20％；
13X分子筛10-20％；
十二烷基磺酸钠10-20％；
铁粉10-20％；
所述的生物质炭是以秸秆和氧化钙的混合物为原料，所述秸秆和氧化钙的质量比为20:1，在体系压力为20kPa、热解温度为500℃的条件下真空热解30min，通过研磨处理得到的粒径为3mm以下的固体粉末；
所述的腐植酸钾、13X分子筛、十二烷基磺酸钠、铁粉分别为2mm以下的固体粉末。
2.根据权利要求1所述的一种镉、铅复合污染土壤修复剂，其特征在于：所述的修复药剂各原料的重量百分比为：
生物质炭40％；
腐植酸钾15％；
13X分子筛15％；
十二烷基磺酸钠15％；
铁粉15％。
3.如权利要求1或2所述的镉、铅复合污染土壤修复剂在修复镉铅复合污染土壤中的应用。
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