CN105665435B - 一种用于治理镉污染土壤的修复药剂及应用 - Google Patents

一种用于治理镉污染土壤的修复药剂及应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于治理镉污染土壤的修复药剂，该修复剂按重量比由以下成分组成：聚丙烯酰胺5‑10％；还原剂5‑20％；壳聚糖为5‑10％；木质素磺酸钠5‑10％；氧化钙50‑75％；草木灰5‑10％；所述的还原剂为硫代硫酸钠和硫酸亚铁按质量配比7:3制成的混合物；所述的修复药剂通过分别磨制成粒度不小于200目的物料，按上述比例混合均匀而成。

Description

一种用于治理镉污染土壤的修复药剂及应用
技术领域：
本发明涉及土壤污染修复技术领域，具体涉及一种用于治理镉污染土壤的修复药剂及应用。
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，我们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及使用方法。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是提供一种原料广泛、制备简单、操作方便、效果好的用于治理重金属镉污染土壤的修复药剂。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于治理镉污染土壤的修复药剂，其特征在于：所述的修复药剂各原料的重量百分比为：
聚丙烯酰胺为5-10％；
还原剂为5-20％；
壳聚糖为5-10％；
木质素磺酸钠为5-10％；
氧化钙为50-75％；
草木灰为5-10％；
所述的还原剂为硫代硫酸钠和硫酸亚铁按质量配比7:3制成的混合物；
所述的草木灰为秸秆或稻草燃烧后产生的残余固体物质；
所述的修复药剂通过分别磨制成粒度不小于200目的物料，按上述比例混合均匀而成。
本发明一种用于治理镉污染土壤的修复药剂的使用方法，包括以下步骤:
(1)取含镉污染土壤样品，按公知浸出方法检测待处理的污染土壤样品中镉的含量；
(2)根据检测结果，按质量比镉污染土壤：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充分反应和稳定化；
(5)采样检测混合土壤中镉有效态的含量。
本发明---一种用于治理镉污染土壤的修复药剂，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、修复药剂中的聚丙烯酰胺是高分子聚合物，有良好的水溶性，无毒、无腐蚀性、可以改善土壤的物理性能，增加土壤大团聚体数目，提高土壤导水性和含水量，减缓土壤流失，能让土壤与淋洗液充分接触；此外，聚丙烯酰胺具有羧基和酰胺基等活性基团，可通过与土壤颗粒表面的金属离子形成配位键，有使稳定铬离子的协同作用；
2、修复药剂中的还原剂为硫代硫酸钠和硫酸亚铁的混合物，还原性能高，主要目的是将二价镉还原，两种还原剂的组合物相对于单一还原剂来说，还原剂量减少且效果更佳，说明两者的组合物具有协同作用。两者均易溶于水，价格便宜。
3、修复药剂中的壳聚糖是自然界存在的唯一碱性多糖，它具有胺基极易形成四级胺正离子，其分子中的氨基和与氨基相邻的羟基与重金属镉能形成稳定的螯合物，具有很好的去除作用；
4、修复药剂中的木质素磺酸钠是一种天然高分子聚合物，具有很强的分散能力，适于将固体分散在水介质中，能吸附在各种固体质点的表面上，可进行金属离子交换作用；木质素磺酸钠的加入，最大限度地促进修复药剂中的其他组分在土壤中的分散，同时自身也具有与重金属离子的螯合作用；
5、修复药剂中的氧化钙，一方面使土壤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cd重金属离子的吸附量，同时促使土壤中Cd重金属形成氢氧化物或结合态沉淀或共沉淀。
6、修复药剂中的草木灰有效调节土壤中的营养元素，改良土壤；同时作为碱性物质对修复镉污染有协同作用；
上述组分充分发挥作用，使得重金属镉在土壤中的浸出率大大降低。
具体实施方式：
修复药剂的实施例1：
将下述原料磨成粒度不小于200目的物料，按照质量百分比称重：
聚丙烯酰胺5％；
硫代硫酸钠3.5％；
硫酸亚铁1.5％；
壳聚糖5％；
木质素磺酸钠5％；
氧化钙75％；
草木灰5％；
然后混合均匀，即得到所述的修复药剂。
修复药剂的实施例2：
将下述原料磨成粒度不小于200目的物料，按照质量百分比称重：
聚丙烯酰胺10％；
硫代硫酸钠7％；
硫酸亚铁3％；
壳聚糖10％；
木质素磺酸钠10％；
氧化钙50％；
草木灰10％；
然后混合均匀，即得到所述的修复药剂。
修复药剂的实施例3：
将下述原料磨成粒度不小于200目的物料，按照质量百分比称重：
聚丙烯酰胺5％；
硫代硫酸钠14％；
硫酸亚铁6％；
壳聚糖5％；
木质素磺酸钠5％；
氧化钙60％；
草木灰5％；
然后混合均匀，即得到所述的修复药剂。
修复药剂应用实施例
100公斤镉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/T 23739-2009)中规定的检测方法测定土壤样品中镉的含量，有效态镉含量为45mg/kg。
(2)根据检测结果，修复药剂中实施例1中给出的修复药剂2公斤，将修复药剂均匀地铺洒在待处理的土壤表面；
(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充分反应，充分稳定化；
(5)采样检测混合土壤中镉的含量，土壤中有效态镉含量为0.12mg/kg,满足《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)中二级农用土壤的要求。

Claims (3)

1.一种用于治理镉污染土壤的修复药剂，其特征在于：所述的修复药剂各原料的重量百分比为：
聚丙烯酰胺为 5-10％；
还原剂为 5-20％；
壳聚糖为 5-10％；
木质素磺酸钠为 5-10％；
氧化钙为 50-75％；
草木灰为 5-10％；
各原料的质量百分比之和为 100％；
所述的草木灰为秸秆或稻草燃烧后产生的残余固体物质；
所述的还原剂为硫代硫酸钠和硫酸亚铁按质量配比7:3制成的混合物；
所述的修复药剂通过分别磨制成粒度不小于200目的物料，按上述比例混合均匀而成。
2.根据权利要求1所述的一种用于治理镉污染土壤的修复药剂，其特征在于：所述的修复药剂各原料的重量百分比为：
聚丙烯酰胺 5％；
硫代硫酸钠 3.5％；
硫酸亚铁 1.5％；
壳聚糖 5％；
木质素磺酸钠 5％；
氧化钙 75％；
草木灰 5％；
所述的草木灰为秸秆或稻草燃烧后产生的残余固体物质；
所述的还原剂为硫代硫酸钠和硫酸亚铁按质量配比7:3制成的混合物；
所述的修复药剂通过分别磨制成粒度不小于200目的物料，按上述比例混合均匀而成。
3.如权利要求1或2所述的用于治理镉污染土壤的修复药剂在修复镉污染土壤中的应用。
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