CN105820821B - 一种铅锌复合污染土壤固定化药剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种铅锌复合污染土壤固定化药剂及其制备方法，组分为：过磷酸钙30~45；草木灰10~20；凹凸棒土5~10；吸附剂5~10；二硫代氨基甲酸钠5~10；生物碳5~45；将各组分按照比例混合之后，粉磨至200目以下得药剂。根据铅锌复合污染场地土壤量称量质量比为5～10%药剂溶于质量浓度为1~5%的十二烷基磺酸钙溶液制作成分散体系；将分散体系搅拌到土壤中，充分混合后并进行2~5次碾压，养护20~30d，铅的浸出降低80%以上，锌的浸出降低70%以上，修复后的污染土壤有机质含量增加，固化体可用作种植土壤使用。
Description
技术领域
本发明涉及固体废弃物再利用领域，尤其是涉及铅锌复合污染土壤的固化稳定化技术。
背景技术
随着采矿和冶炼业的迅速发展，矿冶周边地区土壤重金属污染已成为环境污染热点问题之一。矿业活动产生的“三废”中的酸性、碱性、毒性或重金属成分，通过径流和大气扩散会污染水、大气、土壤及生物环境，其影响的区域远远超过了矿区的范围。根据有关学者等对典型矿冶周边地区土壤重金属污染及有效性含量的调查发现，典型矿冶周边地区土壤中重金属污染严重，矿区土壤主要污染元素为Pb、Zn、As、Cr、Cu、Cd，其污染程度均远远高于国家土壤环境质量二级标准，其中污染最严重的为Pb、Zn，含量超过国家土壤环境质量二级标准10~20倍以上。
我国以铜矿与铅锌矿开采量最大，对生态环境的破坏也较大。铅锌矿开发对水体的污染严重，对矿山周围农田及农作物危害较大，通过食物链影响附近居民的身体健康。
土壤重金属污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性的特点。土壤中有害重金属积累到一定程度，不仅会导致土壤退化、农作物产量和品质下降，而且还可以通过径流、淋失作用污染地表和地下水，并可能直接毒害植物或通过食物链途径危害人体的健康。因此，修复重金属污染土壤，恢复土壤原有功能，一直是国际上研究的难点和热点。
发明内容
本发明的目的在于针对铅锌复合污染土壤，提供一种铅锌复合污染土壤固化稳定化药剂，固化重金属铅锌，降低铅锌的水溶态含量，减低其生物有效性和危害毒性。本发明的目的是通过以下方案实现的：
一种铅锌复合污染土壤固化定药剂，所述药剂组分包括：过磷酸钙、草木灰、凹凸棒土、吸附剂、二硫代氨基甲酸钠和生物碳，各成分的重量份数比为：
过磷酸钙 30~45；
草木灰 10~20；
凹凸棒土 5~10；
吸附剂 5~10；
二硫代氨基甲酸钠 5~10；
生物碳 5~45。
进一步的，所述吸附剂为活性氧化铝、活性炭、硅胶或硅藻土。
进一步的，所述药剂的成分及重量份数比为：
过磷酸钙 40；
草木灰 20；
凹凸棒土 5；
硅藻土 5；
二硫代氨基甲酸钠 5；
生物碳 20。
一种铅锌复合污染土壤固定化药剂的制备方法，所述药剂组分包括：过磷酸钙、草木灰、凹凸棒土、吸附剂、二硫代氨基甲酸钠和生物碳，各成分的重量份数比为：
过磷酸钙 30~45；
草木灰 10~20；
凹凸棒土 5~10；
吸附剂 5~10；
二硫代氨基甲酸钠 5~10；
生物碳 5~45；
将各组分按照比例混合之后，粉磨至200目以下得所述药剂。
所述制备方法制备的药剂的使用方法，包括以下步骤：
A、根据铅锌复合污染场地土壤量称量所述药剂，药剂添加量为土壤质量的5～10%；再配制质量浓度为1~5%的十二烷基磺酸钙溶液作为分散剂；将所述药剂与分散剂混合搅拌制作成分散体系。
B、将所述分散体系搅拌到土壤中，充分混合后并进行2~5次碾压，养护20~30d。
本发明的有益效果是：
1、适用于铅锌复合污染场地固化稳定化；
2、修复后的污染土壤有机质含量增加；
3、土壤pH值改变较小；
4、固化体可用作种植土壤使用。
具体实施方式
实施例1
一种铅锌复合污染土壤固定化药剂，组分包括：过磷酸钙、草木灰、凹凸棒土、吸附剂、二硫代氨基甲酸钠和生物碳，各成分的重量份数比为：过磷酸钙 30~45；草木灰 10~20；凹凸棒土 5~10；吸附剂 5~10；二硫代氨基甲酸钠 5~10；生物碳 5~45。
将各组分按照比例混合之后，粉磨至200目以下得所述药剂。
所述制备方法制备的药剂的使用方法，包括以下步骤：
A、根据铅锌复合污染场地土壤量称量所述药剂，药剂添加量为土壤质量的5～10%；再配制质量浓度为1~5%的十二烷基磺酸钙溶液作为分散剂；将所述药剂与分散剂混合搅拌制作成分散体系。
B、将所述分散体系搅拌到土壤中，充分混合后并进行2~5次碾压，养护20~30d。
这几种物质中，过磷酸钙主要是对铅起到固定作用，草木灰主要对锌起固定作用，凹凸棒土、硅藻土、生物碳、二硫代氨基甲酸钠对铅锌均起到固定作用。
根据元素的地球化学特征分析，锌、铅均是亲硫元素，因此，可采用二硫代氨基甲酸钠对这些重金属元素进行稳定化处理。二硫代氨基甲酸钠处理重金属污染土壤，硫与土壤中的重金属反应，会生成溶解度较低的金属硫化物沉淀，然后吸附在具有较大比表面积的土壤颗粒上，从而降低重金属污染物在土壤环境中的迁移能力，防止其对地下水及周边环境的污染。
过磷酸钙稳定土壤中的铅元素的机理是：（1）磷酸盐溶解后释放出的磷酸根离子与土壤中的铅离子形成沉淀；（2）铅被吸附在磷灰石的表面，或者取代磷灰石等难溶磷酸盐表面的钙离子，逐步转化为难溶的磷酸盐矿物；（3）另外，磷酸根会诱导土壤对铅的吸附。
凹凸棒土与生物碳对重金属有吸附作用。生物碳还有调节土壤酸碱度、透气性能的作用，利于土壤微生物生长。
吸附剂可以选择活性氧化铝、活性炭、硅胶或硅藻土。吸附剂优选硅藻土，硅藻土不仅具有很强的吸附性能，而且，其表面的硅羟基的氢可以游离出来，使硅藻土的表面在水中能带有一定的负电荷，增强了硅藻土表面对带正电荷的重金属离子的吸引能力。另外，硅羟基（Si-OH）还能使重金属离子在硅藻土表面发生络合。
实施例2
在实施例1的基础上的进一步的优化。
将过磷酸钙、草木灰、凹凸棒、硅藻土、二硫代氨基甲酸钠及生物碳分别按照30%、20%、5%、5%、5%及35%的比例混合后，粉磨至200目以下，得到污染土壤的固化稳定化药剂。针对云南某铅锌复合污染场地的污染土壤，称量土壤质量7.5%的药剂，加入质量浓度为3%的十二烷基磺酸钙溶液制作成分散体系，分散体系中药剂与分散剂的质量体积比为1/10(g/mL)，将此分散体系搅拌到土壤中；将土壤与分散体系充分混合并进行3次碾压，经过28天养护，铅的浸出降低91%，锌的浸出降低72%，修复后的污染土壤有机质含量增加55%，土壤pH值变化在0.25，固化体可用作种植土壤使用。
实施例 3
在实施例1的基础上的进一步的优化。
将过磷酸钙、草木灰、凹凸棒、硅藻土、二硫代氨基甲酸钠及生物碳分别按照45%、10%、5%、5%、5%及30%的比例混合后，粉磨至200目以下，得到污染土壤的固化稳定化药剂。针对大连某铅锌复合污染场地的污染土壤，称量土壤质量8%的药剂，加入2.5%的十二烷基磺酸钙溶液制作成分散体系，分散体系中药剂与分散剂的质量体积比为1/15(g/mL)，将此分散体系搅拌到土壤中；将土壤与分散体系充分混合并进行3次碾压，经过28天养护，铅的浸出降低89%，锌的浸出降低71.2%，修复后的污染土壤有机质含量增加65%，土壤pH值变化在0.3，固化体可用作种植土壤使用。
实施例4
将过磷酸钙、草木灰、凹凸棒、硅藻土、二硫代氨基甲酸钠及生物碳分别按照40%、20%、5%、5%、5%及25%的比例混合后，粉磨至200目以下，得到污染土壤的固化稳定化药剂。针对湖南某铅锌复合污染场地的污染土壤，称量土壤质量 10%的固化剂，加入5%的十二烷基磺酸钙溶液制作成分散体系，分散体系中药剂与分散剂的质量体积比为1/10(g/mL)，然后将此分散体系搅拌到土壤中；将土壤与分散体系充分混合并进行3次碾压，经过28天养护，铅的浸出降低95%，锌的浸出降低73.5%，修复后的污染土壤有机质含量增加60%，土壤pH值变化在0.15，固化体可用作种植土壤使用。
Claims (4)
1.一种铅锌复合污染土壤固定化药剂，其特征在于：所述药剂组分包括：过磷酸钙、草木灰、凹凸棒土、吸附剂、二硫代氨基甲酸钠和生物碳，各成分的重量份数比为：
过磷酸钙 30~45；
草木灰 10~20；
凹凸棒土 5~10；
吸附剂 5~10；
二硫代氨基甲酸钠 5~10；
生物碳 5~45；
所述吸附剂为硅藻土。
2.根据权利要求1所述的药剂，其特征在于：所述药剂的成分及重量份数比为：
过磷酸钙 40；
草木灰 20；
凹凸棒土 5；
硅藻土 5；
二硫代氨基甲酸钠 5；
生物碳 20。
3.一种铅锌复合污染土壤固定化药剂的制备方法，所述药剂组分包括：过磷酸钙、草木灰、凹凸棒土、吸附剂、二硫代氨基甲酸钠和生物碳，各成分的重量份数比为：
过磷酸钙 30~45；
草木灰 10~20；
凹凸棒土 5~10；
吸附剂 5~10；
二硫代氨基甲酸钠 5~10；
生物碳 5~45；
所述吸附剂为硅藻土；
其特征在于： 将各组分按照比例混合之后，粉磨至200目以下得所述药剂。
4.权利要求3所述制备方法制备的药剂的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、根据铅锌复合污染场地土壤量称量所述药剂，药剂添加量为土壤质量的5～10%；配制质量浓度为1~5%的十二烷基磺酸钙溶液作为分散剂；将所述药剂与分散剂混合搅拌制作成分散体系；
B、将所述分散体系搅拌到土壤中，充分混合后并进行2~5次碾压，养护20~30d。
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