CN105969363A - 一种铅污染土壤固定化药剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种铅污染土壤固定化药剂及其制备方法，各成分的重量份数比为：赤泥 2~3；电石渣 2~3；凹凸棒土 2~3；可离解出磷酸根的可溶性盐 1~4。在200~300℃条件下，将凹凸棒土加热处理30~60分钟，得到热改性凹凸棒土；将各成分按照比例混合之后，粉磨至200目以下，得到铅污染土壤固化稳定化药剂。本发明的铅污染土壤固定化药剂可以减少铅的溶出，减低其生物有效性和危害毒性，减少重金属的迁移和在生态链中的富集，实现以废治废。
Description
技术领域
本发明涉及固体废弃物再利用领域，尤其是针对铅电池污染土壤的固化稳定化技术。
背景技术
铅是一种人体的非必需元素，它可影响神经、造血、生殖和发育、内分泌、免疫、骨骼等各类系统和器官。全世界平均每年排放约500万吨铅，其中大部分进入土壤，致使世界各国土壤出现不同程度的铅污染。从原矿开采—冶炼—消费—再生冶炼等过程均会产生大量的铅污染。
我国是世界铅生产大国和消费大国，但我国铅企业普遍存在生产技术落后、设备现代化程度低、铅资源浪费和环境污染严重等现状。铅广泛应用于蓄电池、制酸工业、电缆包皮及冶金工业设备的防腐衬里，并且铅能够吸收放射性射线，可用作原子能工业及x射线仪器设备的防护材料，铅还能与锑、锡、铋等配合制成各种合金，如熔断保险丝、印刷合金、焊料、耐磨轴承合金、易容合金及低熔点合金模具等，铅的化合物四乙基铅可作汽油抗爆添加剂和颜料，还可以作建筑工业隔音和防震材料等。
随着我国城市化和工业化进程的加快，汽车、电视、电信和太阳能工业对铅电池需求的增长，中国的铅电池生产工业飞速发展，在电池生产和回收工厂周边区域造成了广泛的铅污染和铅中毒事件。铅中毒对环境和人类健康都构成了严重威胁。近年来，不断有在铅电池生产企业周围发生大规模的严重铅中毒事件的报道，其中一些中毒事件已经导致骚乱并对目标工厂造成重大损失。因此，蓄电池企业周边土壤中的重金属暴露情况已经得到越来越多的重视，尤其是对于住在这些地区或者附近的人们。铅污染已经严重影响到我国人们的生命健康，是对我国可持续发展的一个严峻挑战。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种适用于铅污染土壤固化稳定化的药剂的及其制备方法，利用部分废弃物，制备出可用于固化稳定化重金属铅污染土壤的药剂，不仅减少铅的溶出，减低其生物有效性和危害毒性，减少重金属的迁移和在生态链中的富集，而且可以以废治废。本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种铅污染土壤固定化药剂，所述药剂的成分包括赤泥、电石渣、凹凸棒土及可离解出磷酸根的可溶性盐，各成分的重量份数比为：赤泥 2~3；电石渣 2~3；凹凸棒土 2~3；可离解出磷酸根的可溶性盐 1~4。
进一步的，所述药剂还包括粉煤灰，其重量份数 为2~3。
进一步的，所述药剂还包括氢氧化钙，其重量份数为2~3。
进一步的，所述药剂还包括硅藻土，其重量份数为2~3。
进一步的，所述可离解出磷酸根的可溶性盐为磷酸氢钙或磷酸二氢钾。
一种所述铅污染土壤固定化药剂的制备方法，所述方法包括以下步骤：1）在200~300℃条件下，将凹凸棒土加热处理30~60分钟，得到热改性凹凸棒土； 2）将各成分按照比例混合之后，粉磨至200目以下，得到所述铅污染土壤固定化药剂。
一种所述铅污染土壤固定化药剂的使用方法，根据铅污染场地土壤量称量其质量5～10%的所述药剂，将所述药剂加入1~5%的壳聚糖溶液中制作成分散体系，将所述分散体系搅拌到土壤中。
本发明具有以下优点和效果：
1、适用于铅污染场地固化稳定化；
2、采用赤泥、电石渣等作为添加剂制备的主要原料，实现了以废治废；
3、电石渣不需要干化，节省了干化费用。
4、原位固化稳定化：采用搅拌混合装置将该药剂与重金属污染土壤按照5%~10%重量比拌合后，经过28天的养护，铅的浸出降低85%以上；
5、增加固化土体的力学性能：添加药剂后，固化土体的抗压强度提高50%；
6、采用的原料是废弃物，实现了以废治废。
具体实施方式
实施例1
一种铅污染土壤固定化药剂，所述药剂的成分包括赤泥、电石渣、凹凸棒土及可离解出磷酸根的可溶性盐，各成分的重量份数比为：赤泥 2~3；电石渣 2~3；凹凸棒土 2~3；可离解出磷酸根的可溶性盐 1~4。
根据实际需要所述药剂中还可以加入粉煤灰、氢氧化钙、硅藻土，其添加的重量份数均为2~3。
所述可离解出磷酸根的可溶性盐为磷酸氢钙或磷酸二氢钾。
上述铅污染土壤固定化药剂的制备方法，所述方法包括以下步骤：1）在200~300℃条件下，将凹凸棒土加热处理30~60分钟，得到热改性凹凸棒土； 2）将各成分按照比例混合之后，粉磨至200目以下，得到所述铅污染土壤固定化药剂。
上述铅污染土壤固定化药剂的使用方法，根据铅污染场地土壤量称量其质量5～10%的所述药剂，将所述药剂加入质量浓度为1~5%的壳聚糖溶液中制作成分散体系，将所述分散体系搅拌到土壤中。
赤泥（或粉煤灰）不仅具有较大的比表面积，对重金属离子具有吸附作用，由于其呈碱性，因此，还对重金属离子具有离子交换和化学活性作用。
热处理后的凹凸棒土具有选择性吸附和高效率吸附双重性能，是一种具链层状结构的含水富 镁硅酸盐粘土矿物。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。
磷酸氢钙（或磷酸二氢钾）中的磷酸根与可溶的重金属离子反应，生成不溶的金属磷酸盐，从而达到稳定化重金属的目的。
上述物质混合后，具有沉淀反应、络合反应及高效率吸附反应等性能，促使铅离子快速从游离态转变为结合态。而且，由于混合物呈碱性，使得铅的移动困难。
实施例2
在实施例1的基础上进一步优化。
将赤泥、电石渣（湿基，含水率50%）、热改性凹凸棒土及磷酸氢钙分别按照质量比2:3:2:3的比例混合后，粉磨至200目以下，得到铅污染土壤的固定化药剂，称量质量为被污染土壤质量7.5%的固定化药剂加入质量浓度为3%的壳聚糖溶液中制作成分散体系。在西南某铅酸蓄电池污染场地的污染土壤中添加该分散体系并将土壤与药剂充分混合，进行3次碾压，经过28天养护，铅的浸出降低85%，固化土体的抗压强度提高52%。
实施例 3
在实施例1的基础上进一步优化。
将赤泥、粉煤灰、电石渣（湿基，含水率40%）、热改性凹凸棒土及磷酸氢钙分别按照2.5:2:2.5:3:2的比例混合后，粉磨至200目以下，得到铅污染土壤的固定化药剂，称量质量为被污染土壤质量8%的固定化药剂加入质量浓度为5%的壳聚糖溶液中制作成分散体系。在甘肃某铅污染场地的污染土壤中添加上述的分散体系并将土壤与药剂充分混合，进行3次碾压，经过28天养护，铅的浸出降低89%，固化土体的抗压强度提高60%。
实施例4
在实施例1的基础上进一步优化。
将赤泥、电石渣（湿基，含水率50%）、硅藻土、热改性凹凸棒土及磷酸二氢钾分别按照3:3:2.5:2:2.5的比例混合后，粉磨至200目以下，得到铅污染土壤的固定化药剂，称量质量为被污染土壤质量5.5%的固定化药剂加入质量浓度为2.5%的壳聚糖溶液中制作成分散体系。在大连某铅污染场地的污染土壤中添加该分散体系并将土壤与固化剂充分混合，进行3次碾压，经过28天养护，铅的浸出降低82%，固化土体的抗压强度提高70%。
Claims (7)
1.一种铅污染土壤固定化药剂，其特征在于：所述药剂的成分包括赤泥、电石渣、凹凸棒土及可离解出磷酸根的可溶性盐，各成分的重量份数比为：赤泥 2~3；电石渣 2~3；凹凸棒土 2~3；可离解出磷酸根的可溶性盐 1~4。
2.根据权利要求1所述铅污染土壤固定化药剂，其特征在于：所述药剂还包括粉煤灰，其重量份数 为2~3。
3.根据权利要求1所述铅污染土壤固定化药剂，其特征在于：所述药剂还包括氢氧化钙，其重量份数为2~3。
4.根据权利要求1所述铅污染土壤固定化药剂，其特征在于：所述药剂还包括硅藻土，其重量份数为2~3。
5.根据权利要求1所述铅污染土壤固定化药剂，其特征在于：所述可离解出磷酸根的可溶性盐为磷酸氢钙或磷酸二氢钾。
6.一种1~6中任意一项所述铅污染土壤固定化药剂的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：1）在200~300℃条件下，将凹凸棒土加热处理30~60分钟，得到热改性凹凸棒土； 2）将各成分按照比例混合之后，粉磨至200目以下，得到所述铅污染土壤固化稳定化药剂。
7.一种1~6中任意一项所述铅污染土壤固定化药剂的使用方法，其特征在于：根据铅污染场地土壤量称量占其质量5～10%的所述药剂，将所述药剂加入质量浓度1~5%的壳聚糖溶液中制作成分散体系，将所述分散体系搅拌到土壤中。
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