CN105710124A - 一种用于处理铬污染土壤的稳定化药剂及其应用 - Google Patents

一种用于处理铬污染土壤的稳定化药剂及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于处理铬污染土壤的稳定化药剂及其应用。所述稳定化药剂包括晶容扩增剂、沉淀剂、絮凝剂和pH调节剂，其中，所述晶容扩增剂是水泥或粘土材料的其中之一或其组合；所述沉淀剂为硫化物、多硫化物、亚硫酸盐或焦亚硫酸盐的其中之一或其组合。本发明所述药剂可以显著降低土壤中铬的浸出浓度，并且不会对土壤的性质产生破坏。

Description

一种用于处理铬污染土壤的稳定化药剂及其应用
技术领域
本发明属于污染土壤修复领域，具体涉及一种用于处理六价铬污染土壤、废渣、污泥的稳定化药剂，使其中的六价铬稳定化，降低六价铬的迁移性、毒性。
背景技术
在环境化学污染物中，六价铬是最常见、危害居民健康最严重的污染物之一。特别是随着现代工业生产的发展，六价铬对环境的污染日趋严重。六价铬污染的主要来源主要包括：（1）含铬废渣的不合理堆放。（2）制革、电镀企业废水、污泥的不合理排放等。
六价铬污染物迁移性强、毒性大，具有较强的氧化性、腐蚀性，对人体皮肤有强烈的腐蚀作用，引起皮肤灼伤和溃疡，长期摄入会导致肉瘤、扁平上皮癌、腺癌等疾病；眼睛接触后会引起角膜损伤；六价铬可经消化道、呼吸道或皮肤进入体内，导致细胞畸变、癌变。污染土壤中的六价铬可以随扬尘、土壤溶液等接触并进入人体，因此六价铬污染土壤对人类健康和环境的危害十分严重，国内外环保工作者非常重视六价铬污染土壤的治理，六价铬污染土壤的治理也是国内外环保科研工作者的研究热点之一。
目前针对六价铬污染土壤的修复技术有土壤淋洗法、土壤清洗法、原位化学还原法、微生物修复法、稳定化固化修复法等。在国内已经完成的六价铬污染土壤修复工程中，采用较多的技术为固化稳定化技术。市场上销售的六价铬污染土壤稳定化固化药剂比较昂贵，而且处理后对土壤结构破坏较大、处理后土壤“增容比”较大，均高于1.1。
发明内容
为了解决上述技术问题，降低修复费用、减少药剂对土壤结构的破坏、降低处理后土壤的“增容比”，本发明提供了一种成本较低、稳定化固化效果好、处理后“增容比”较小的药剂，并将其成功应用到铬污染土壤的修复工程中。
本发明提供的用于处理铬污染土壤的稳定化药剂，包括：晶容扩增剂、沉淀剂、絮凝剂和pH调节剂；
其中，所述晶容扩增剂是水泥或粘土材料的其中之一或其组合；所述沉淀剂为硫化物、多硫化物、亚硫酸盐或焦亚硫酸盐的其中之一或其组合。
优选地，所述晶容扩增剂、絮凝剂和沉淀剂的质量比为0.1~3:0.1~3:0.1~1。
优选地，所述絮凝剂为水溶性铝盐或四硼酸钠的其中之一或其组合；所述粘土材料为膨润土、高岭土、凹凸棒或海泡石中的一种或其组合。
进一步地，所述絮凝剂为硫酸铝钾、氯化铝、聚合氯化铝或四硼酸钠的其中之一或其组合；所述沉淀剂为硫化钠、多硫化钠、硫化钙、多硫化钙、亚硫酸钠或焦亚硫酸钠的其中之一或其组合。
更优选地，所述絮凝剂为硫酸铝钾和四硼酸钠重量比1:0.8~1的混合物；所述沉淀剂为硫化钠与亚硫酸钠重量比1:0.5~1的混合物。
所述pH调节剂呈碱性，可为氢氧化钠、氢氧化钙、氧化钙等。
优选地，所述晶容扩增剂是水泥和膨润土重量比1:1的混合物。
本发明提供上述的稳定化药剂用于处理铬污染土壤的方法，包括如下步骤：
（1）向铬污染土壤中加入晶容扩增剂和絮凝剂，搅拌；
（2）将沉淀剂和pH调节剂配制成水溶液，加入步骤（1）的所得的混合物中，pH调节剂将pH值调节至6~9，搅拌，养护。
优选地，步骤（2）的水溶液中沉淀剂的质量百分比浓度为1%~10%，pH调节剂的质量百分比浓度为0.1~10%。
优选地，养护时间为1~10天。
本发明能够达到如下技术效果：
本发明提供的用于处理铬污染土壤的稳定化药剂成本较低，稳定化固化效果好（稳定化率在90%以上），其对铬污染土壤处理后“增容比”不超过1.1，且不会破坏土壤的结构。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
土壤样品取自湖北某铬污染场地，采用《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》（HJ/T299-2007）对土壤进行浸出处理，土壤中六价铬的浸出浓度为133.35mg/L。
实施例1：
供试土壤过1cm筛，向土壤中添加土壤质量1%的膨润土，土壤质量0.5%的硫酸铝钾和土壤质量0.5%的四硼酸钠，均匀搅拌后施加土壤质量40%的硫化钠和氢氧化钠水溶液，硫化钠、氢氧化钠水溶液中硫化钠的添加量占土壤质量的1%，氢氧化钠的添加量占土壤质量的0.5%（将铬污染土壤的pH调节为8），养护6天，检测处理后土壤中六价铬的浸出浓度为11.30mg/L，该药剂对土壤中六价铬的稳定化率为91.52%。处理后土壤的“增容比”为1.03。
实施例2
供试土壤过1cm筛，向土壤中添加土壤质量1%的膨润土，土壤质量0.5%的硫酸铝钾和土壤质量0.5%的四硼酸钠，均匀搅拌后施加土壤质量40%的硫化钠和氢氧化钠水溶液，硫化钠、氢氧化钠水溶液中硫化钠的添加量占土壤质量的1%，氢氧化钠的添加量占土壤质量的0.3%（将铬污染土壤的pH调节为7），养护6天，检测处理后土壤中六价铬的浸出浓度为7.27mg/L，该药剂对土壤中六价铬的稳定化率为94.55%。处理后土壤的“增容比”为1.03。
实施例3
供试土壤过1cm筛，向土壤中添加土壤质量1%的膨润土，土壤质量0.5%的硫酸铝钾和土壤质量0.5%的四硼酸钠，均匀搅拌后施加土壤质量40%的硫化钠和氢氧化钠水溶液，硫化钠、氢氧化钠水溶液中硫化钠的添加量占土壤质量的1%，氢氧化钠的添加量占土壤质量的0.1%（将铬污染土壤的pH调节为7），养护6天，检测处理后土壤中六价铬的浸出浓度为5.39mg/L，该药剂对土壤中六价铬的稳定化率为95.96%。处理后土壤的“增容比”为1.03。
实施例4
供试土壤过1cm筛，向土壤中添加土壤质量1%的水泥，土壤质量0.5%的硫酸铝钾和土壤质量0.5%的四硼酸钠，均匀搅拌后施加土壤质量40%的硫化钠和氢氧化钠水溶液，硫化钠、氢氧化钠水溶液中硫化钠的添加量占土壤质量的1%，氢氧化钠的添加量占土壤质量的0.1%（将铬污染土壤的pH调节为7），养护6天，检测处理后土壤中六价铬的浸出浓度为6.72mg/L，该药剂对土壤中六价铬的稳定化率为94.96%。处理后土壤的“增容比”为1.08。
实施例5
供试土壤过1cm筛，向土壤中添加土壤质量0.5%的水泥和土壤质量0.5%的膨润土，土壤质量0.5%的硫酸铝钾和土壤质量0.5%的四硼酸钠，均匀搅拌后施加土壤质量40%的硫化钠和氢氧化钠水溶液，硫化钠、氢氧化钠水溶液中硫化钠的添加量占土壤质量的1%，氢氧化钠的添加量占土壤质量的0.3%（将铬污染土壤的pH调节为7），养护6天，检测处理后土壤中六价铬的浸出浓度为4.84mg/L，该药剂对土壤中六价铬的稳定化率为96.37%。处理后土壤的“增容比”为1.08。
实施例6
供试土壤过1cm筛，向土壤中添加土壤质量0.05%的水泥和土壤质量0.05%的膨润土，土壤质量0.05%的硫酸铝钾和土壤质量0.05%的四硼酸钠，均匀搅拌后施加土壤质量40%的硫化钠和氢氧化钠水溶液，硫化钠、氢氧化钠水溶液中硫化钠的添加量占土壤质量的1%，氢氧化钠的添加量占土壤质量的0.3%（将铬污染土壤的pH调节为7），养护6天，检测处理后土壤中六价铬的浸出浓度为8.26mg/L，该药剂对土壤中六价铬的稳定化率为93.8%。处理后土壤的“增容比”为1.01。
实施例7
供试土壤过1cm筛，向土壤中添加土壤质量0.15%的水泥和土壤质量0.15%的膨润土，土壤质量0.15%的硫酸铝钾和土壤质量0.15%的四硼酸钠，均匀搅拌后施加土壤质量40%的硫化钠和氢氧化钠水溶液，硫化钠、氢氧化钠水溶液中硫化钠的添加量占土壤质量的1%，氢氧化钠的添加量占土壤质量的0.3%（将铬污染土壤的pH调节为7），养护6天，检测处理后土壤中六价铬的浸出浓度为4.85mg/L，该药剂对土壤中六价铬的稳定化率为96.4%。处理后土壤的“增容比”为1.03。
实施例8
供试土壤过1cm筛，向土壤中添加土壤质量0.15%的水泥和土壤质量0.15%的膨润土，土壤质量0.15%的硫酸铝钾和土壤质量0.15%的四硼酸钠，均匀搅拌后施加土壤质量40%的硫化钠和氢氧化钠水溶液，硫化钠、氢氧化钠水溶液中硫化钠的添加量占土壤质量的0.1%，氢氧化钠的添加量占土壤质量的0.3%（将铬污染土壤的pH调节为7），养护6天，检测处理后土壤中六价铬的浸出浓度为8.95mg/L，该药剂对土壤中六价铬的稳定化率为93.3%。处理后土壤的“增容比”为1.03。
实施例9
供试土壤过1cm筛，向土壤中添加土壤质量0.5%的水泥和土壤质量0.5%的膨润土，土壤质量0.5%的硫酸铝钾和土壤质量0.4%的四硼酸钠，均匀搅拌后施加土壤质量40%的硫化钠和氢氧化钠水溶液，硫化钠、氢氧化钠水溶液中硫化钠的添加量占土壤质量的1%，氢氧化钠的添加量占土壤质量的0.3%（将铬污染土壤的pH调节为7），养护6天，检测处理后土壤中六价铬的浸出浓度为6.02mg/L，该药剂对土壤中六价铬的稳定化率为95.5%。处理后土壤的“增容比”为1.05。
实施例10
供试土壤过1cm筛，向土壤中添加土壤质量0.5%的水泥和土壤质量0.5%的膨润土，土壤质量1%的硫酸铝钾，均匀搅拌后施加土壤质量40%的硫化钠和氢氧化钠水溶液，硫化钠、氢氧化钠水溶液中硫化钠的添加量占土壤质量的1%，氢氧化钠的添加量占土壤质量的0.3%（将铬污染土壤的pH调节为7），养护6天，检测处理后土壤中六价铬的浸出浓度为8.43mg/L，该药剂对土壤中六价铬的稳定化率为93.7%。处理后土壤的“增容比”为1.08。
实施例11
供试土壤过1cm筛，向土壤中添加土壤质量0.5%的水泥和土壤质量0.5%的膨润土，土壤质量1%的四硼酸钠，均匀搅拌后施加土壤质量40%的硫化钠和氢氧化钠水溶液，硫化钠、氢氧化钠水溶液中硫化钠的添加量占土壤质量的1%，氢氧化钠的添加量占土壤质量的0.3%（将铬污染土壤的pH调节为7），养护6天，检测处理后土壤中六价铬的浸出浓度为8.67mg/L，该药剂对土壤中六价铬的稳定化率为93.5%。处理后土壤的“增容比”为1.08。
实施例12
供试土壤过1cm筛，向土壤中添加土壤质量0.5%的水泥和土壤质量0.5%的高岭土，土壤质量0.5%的氯化铝和土壤质量0.5%的硫酸铝，均匀搅拌后施加土壤质量40%的亚硫酸钠和氢氧化钠水溶液，亚硫酸钠、氢氧化钠水溶液中亚硫酸钠的添加量占土壤质量的1%，氢氧化钠的添加量占土壤质量的0.3%（将铬污染土壤的pH调节为7），养护7天，检测处理后土壤中六价铬的浸出浓度为7.42mg/L，该药剂对土壤中六价铬的稳定化率为94.43%。处理后土壤的“增容比”为1.05。
实施例13
供试土壤过1cm筛，向土壤中添加土壤质量0.5%的水泥和土壤质量0.5%的膨润土，土壤质量0.5%的硫酸铝钾和土壤质量0.5%的四硼酸钠，均匀搅拌后施加土壤质量40%的硫化钠、亚硫酸钠和氢氧化钠水溶液，硫化钠、亚硫酸钠和氢氧化钠水溶液中硫化钠的添加量占土壤质量的0.5%、亚硫酸钠的添加量占土壤质量的0.5%，氢氧化钠的添加量占土壤质量的0.3%（将铬污染土壤的pH调节为7），养护7天，检测处理后土壤中六价铬的浸出浓度为3.56mg/L，该药剂对土壤中六价铬的稳定化率为97.33%。处理后土壤的“增容比”为1.02。
实施例14
供试土壤过1cm筛，向土壤中添加土壤质量0.5%的水泥和土壤质量0.5%的膨润土，土壤质量0.5%的硫酸铝钾和土壤质量0.5%的四硼酸钠，均匀搅拌后施加土壤质量40%的硫化钠、亚硫酸钠和氢氧化钠水溶液，硫化钠、亚硫酸钠和氢氧化钠水溶液中硫化钠的添加量占土壤质量的0.6%、亚硫酸钠的添加量占土壤质量的0.3%，氢氧化钠的添加量占土壤质量的0.3%（将铬污染土壤的pH调节为7），养护7天，检测处理后土壤中六价铬的浸出浓度为3.87mg/L，该药剂对土壤中六价铬的稳定化率为97.0%。处理后土壤的“增容比”为1.02。
实施例15
供试土壤过1cm筛，向土壤中添加土壤质量0.5%的高岭土和土壤质量0.5%的凹凸棒，土壤质量0.5%的聚合氯化铝和土壤质量0.5%的硫酸铝，均匀搅拌后施加土壤质量40%的Na2S2、焦亚硫酸钠和氢氧化钠水溶液，Na2S2、焦亚硫酸钠和氢氧化钠水溶液中硫化钠的添加量占土壤质量的0.5%、亚硫酸钠的添加量占土壤质量的0.5%，氢氧化钠的添加量占土壤质量的0.3%（将铬污染土壤的pH调节为7），养护7天，检测处理后土壤中六价铬的浸出浓度为7.83mg/L，该药剂对土壤中六价铬的稳定化率为94.13%。处理后土壤的“增容比”为1.04。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种用于处理铬污染土壤的稳定化药剂，其特征在于，包括：晶容扩增剂、沉淀剂、絮凝剂和pH调节剂；
其中，所述晶容扩增剂是水泥或粘土材料的其中之一或其组合；所述沉淀剂为硫化物、多硫化物、亚硫酸盐或焦亚硫酸盐的其中之一或其组合。
2.根据权利要求1所述的稳定化药剂，其特征在于，所述晶容扩增剂、絮凝剂和沉淀剂的质量比为0.1~3:0.1~3:0.1~1。
3.根据权利要求1所述的稳定化药剂，其特征在于，所述絮凝剂为水溶性铝盐或四硼酸钠的其中之一或其组合；所述粘土材料为膨润土、高岭土、凹凸棒或海泡石中的一种或其组合。
4.根据权利要求1所述的稳定化药剂，其特征在于，所述絮凝剂为硫酸铝钾、氯化铝、聚合氯化铝或四硼酸钠的其中之一或其组合；所述沉淀剂为硫化钠、多硫化钠、硫化钙、多硫化钙、亚硫酸钠或焦亚硫酸钠的其中之一或其组合。
5.根据权利要求4所述的稳定化药剂，其特征在于，所述絮凝剂为硫酸铝钾和四硼酸钠重量比1:0.8~1的混合物；所述沉淀剂为硫化钠与亚硫酸钠重量比1:0.5~1的混合物。
6.根据权利要求1所述的稳定化药剂，其特征在于，所述pH调节剂呈碱性。
7.根据权利要求1所述的稳定化药剂，其特征在于，所述晶容扩增剂是水泥和膨润土重量比1:1的混合物。
8.权利要求1~7任一项所述的稳定化药剂用于处理铬污染土壤的方法，其特征在于，包括如下步骤：
向铬污染土壤中加入晶容扩增剂和絮凝剂，搅拌；
将沉淀剂和pH调节剂配制成水溶液，加入步骤（1）的所得的混合物中，pH调节剂将pH值调节至6~9，搅拌，养护。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤（2）的水溶液中沉淀剂的质量百分比浓度为1%~10%，pH调节剂的质量百分比浓度为0.1~10%。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，养护时间为1~10天。
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