CN106398706A - 一种稳定土壤中重金属Cd的固化剂及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种稳定土壤中重金属Cd的固化剂及其使用方法,属于环境工程技术领域。本发明针对目前固化稳定化方法固化剂添加量过大,固化体在长期应力荷载以及干湿循环作用下导致的开裂,加速了固化体中重金属离子的浸出及环境风险高的问题,本发明提供了一种稳定土壤中重金属Cd的固化剂及其使用方法,本发明首先通过天然植物中,对重金属具有吸引作用的部位,进行发酵提取有益成分,再通过碳化竹颗粒作为载体,对发酵提取物进行吸附,最后再与硅藻土等物质进行混合,并进行使用,从而制备得稳定土壤中重金属Cd的固化剂及其使用方法,本发明固化Cd金属稳定,不会渗出,同时对环境无危害。
Description
技术领域
本发明涉及一种稳定土壤中重金属Cd的固化剂及其使用方法,属于环境工程技术领域。
背景技术
当前,重金属污染给人们的生活质量和身体健康带来了很大的影响,严重损害群众健康,危及环境安全,影响社会稳定。重金属污染具有长期性、累积性、潜伏性和不可逆性等特点,其危害大、治理难度大、成本高,尤其是重金属所诱发的生态毒性风险越来越受到关注,特别是与粮食生产关联的土壤重金属污染更是得到普遍重视。
目前重金属污染主要的处置办法,是通过化学反应降低废渣的毒害性,然后再进行后续处理。然而,这样处理一方面成本高,另一方面也不能彻底处理,因此即使采用了一些化学处理,其处理后的废渣仍然具有很强的污染和毒害。现有的重金属污染土固化剂普遍采用水泥,固化效果多依赖添加量,制备条件繁杂,难以控制成本,长期稳定性差,而且现有固化方法固化重金属种类比较单一,操作复杂,可控性差,导致重金属污染土固化稳定化修复效率低下,二次污染及环境风险大,成本高。
重金属污染土的修复治理方法主要有固化稳定化、淋洗、动电修复、植物修复、玻璃固化和蒸汽浸提等方法,在众多修复方法中,固化稳定化方法被认为是最为有效的修复方法之一。目前的固化稳定化处理技术,存在以下问题:(1)固化剂添加量过大;(2)固化体在长期应力荷载以及干湿循环作用下导致的开裂,加速了固化体中重金属离子的浸出;(3)环境风险高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题:针对目前固化稳定化方法固化剂添加量过大,固化体在长期应力荷载以及干湿循环作用下导致的开裂,加速了固化体中重金属离子的浸出及环境风险高的问题,本发明提供了一种稳定土壤中重金属Cd的固化剂及其使用方法,本发明首先通过天然植物中,对重金属具有吸引作用的部位,进行发酵提取有益成分,再通过碳化竹颗粒作为载体,对发酵提取物进行吸附,最后再与硅藻土等物质进行混合,并进行使用,从而制备得稳定土壤中重金属Cd的固化剂及其使用方法,本发明固化Cd金属稳定,不会渗出,同时对环境无危害。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种稳定土壤中重金属Cd的固化剂及其使用方法,其特征在于:按重量份数计,所述稳定土壤中重金属Cd的固化剂由以下四种成分组成:53~56份微生物颗粒、26~32份硅藻土、18~19份方柱石及12~16份草木灰。
所述的微生物颗粒的制备方法为:
(1)按重量份数计,取30~35份芹菜根、28~30份芹菜根及42~45份纯净水,放入榨汁机中进行榨汁,收集榨汁液,按质量比5∶2∶1,取榨汁液、蛋白胨及琼脂,搅拌均匀,放入发酵罐中,再加入榨汁液质量4~6%的干酵母,设定温度为29~34℃,以120r/min搅拌发酵32~35h;
(2)在上述发酵结束后,将发酵罐中的发酵混合物放入离心机中,以5000r/min离心分离8~12min,收集上清液,使用质量分数为7%磷酸溶液调节pH至6.0~6.2,得微生物菌液,备用;
(3)按固液比1∶3,取新鲜竹筒和质量分数为25%双氧水溶液放入水浴锅中,设定温度95~100℃,保温1~2h,随后过滤,再将竹筒放入碳化炉中,使用氮气保护,在400~500℃碳化1~2h后,将碳化物取出放入碾磨机中进行研磨,过50目筛,收集过筛颗粒,得微生物颗粒载体;
(4)按固液比1∶2~4,取上述微生物颗粒载体及备用微生物菌液搅拌均匀,在28~34℃静置3~5h,随后冷冻干燥,收集干燥物,即可得到微生物颗粒。
所述的稳定土壤中重金属Cd的固化剂的使用方法为:按设定的比例,首先将硅藻土、方柱石及草木灰放入碾磨机中研磨,过50目筛,收集过筛颗粒,在与微生物颗粒混合均匀,得稳定土壤中重金属Cd的固化剂,将其与含有重金属Cd的土壤,按质量比1∶18~22,混合均匀,得混合料,再与混合料质量43~48%的水,混合均匀,静置成型,完成固化,即可。
本发明的应用方法是:按重量份数计,53~56份微生物颗粒、26~32份硅藻土、18~19份方柱石及12~16份草木灰,首先将硅藻土、方柱石及草木灰放入碾磨机中研磨,过50目筛,收集过筛颗粒,在与微生物颗粒混合均匀,得稳定土壤中重金属Cd的固化剂,将其与含有重金属Cd的土壤,按质量比1∶18~22,混合均匀,得混合料,再与混合料质量43~48%的水,混合均匀,静置成型,完成固化,即可。
本发明的有益技术效果是:
(1)本发明所制得的稳定土壤中重金属Cd的固化剂对Cd的吸附率为93%以上;
(2)本发明所制得的稳定土壤中重金属Cd的固化剂形成良好的微观结构,有效降低或防止重金属Cd元素的浸出及与外界的传输;
(3)本发明制备成本低,易于操作。
具体实施方式
一种稳定土壤中重金属Cd的固化剂及其使用方法,其特征在于:按重量份数计,所述稳定土壤中重金属Cd的固化剂由以下四种成分组成:53~56份微生物颗粒、26~32份硅藻土、18~19份方柱石及12~16份草木灰。
所述的微生物颗粒的制备方法为:按重量份数计,取30~35份芹菜根、28~30份芹菜根及42~45份纯净水,放入榨汁机中进行榨汁,收集榨汁液,按质量比5∶2∶1,取榨汁液、蛋白胨及琼脂,搅拌均匀,放入发酵罐中,再加入榨汁液质量4~6%的干酵母,设定温度为29~34℃,以120r/min搅拌发酵32~35h;在上述发酵结束后,将发酵罐中的发酵混合物放入离心机中,以5000r/min离心分离8~12min,收集上清液,使用质量分数为7%磷酸溶液调节pH至6.0~6.2,得微生物菌液,备用;按固液比1∶3,取新鲜竹筒和质量分数为25%双氧水溶液放入水浴锅中,设定温度95~100℃,保温1~2h,随后过滤,再将竹筒放入碳化炉中,使用氮气保护,在400~500℃碳化1~2h后,将碳化物取出放入碾磨机中进行研磨,过50目筛,收集过筛颗粒,得微生物颗粒载体;按固液比1∶2~4,取上述微生物颗粒载体及备用微生物菌液搅拌均匀,在28~34℃静置3~5h,随后冷冻干燥,收集干燥物,即可得到微生物颗粒。
所述的稳定土壤中重金属Cd的固化剂的使用方法为:按设定的比例,首先将硅藻土、方柱石及草木灰放入碾磨机中研磨,过50目筛,收集过筛颗粒,在与微生物颗粒混合均匀,得稳定土壤中重金属Cd的固化剂,将其与含有重金属Cd的土壤,按质量比1∶18~22,混合均匀,得混合料,再与混合料质量43~48%的水,混合均匀,静置成型,完成固化,即可。
实例1
一种稳定土壤中重金属Cd的固化剂及其使用方法,其特征在于:按重量份数计,所述稳定土壤中重金属Cd的固化剂由以下四种成分组成:53份微生物颗粒、32份硅藻土、19份方柱石及16份草木灰。
所述的微生物颗粒的制备方法为:按重量份数计,取30份芹菜根、28份芹菜根及45份纯净水,放入榨汁机中进行榨汁,收集榨汁液,按质量比5∶2∶1,取榨汁液、蛋白胨及琼脂,搅拌均匀,放入发酵罐中,再加入榨汁液质量4%的干酵母,设定温度为29℃,以120r/min搅拌发酵32h;在上述发酵结束后,将发酵罐中的发酵混合物放入离心机中,以5000r/min离心分离8min,收集上清液,使用质量分数为7%磷酸溶液调节pH至6.0,得微生物菌液,备用;按固液比1∶3,取新鲜竹筒和质量分数为25%双氧水溶液放入水浴锅中,设定温度95℃,保温1h,随后过滤,再将竹筒放入碳化炉中,使用氮气保护,在400℃碳化1h后,将碳化物取出放入碾磨机中进行研磨,过50目筛,收集过筛颗粒,得微生物颗粒载体;按固液比1∶2,取上述微生物颗粒载体及备用微生物菌液搅拌均匀,在28℃静置3h,随后冷冻干燥,收集干燥物,即可得到微生物颗粒。
所述的稳定土壤中重金属Cd的固化剂的使用方法为:按设定的比例,首先将硅藻土、方柱石及草木灰放入碾磨机中研磨,过50目筛,收集过筛颗粒,在与微生物颗粒混合均匀,得稳定土壤中重金属Cd的固化剂,将其与含有重金属Cd的土壤,按质量比1∶18,混合均匀,得混合料,再与混合料质量43%的水,混合均匀,静置成型,完成固化,即可。
经检测对金属Cd的吸附率达94%。
实例2
一种稳定土壤中重金属Cd的固化剂及其使用方法,其特征在于:按重量份数计,所述稳定土壤中重金属Cd的固化剂由以下四种成分组成:56份微生物颗粒、26份硅藻土、18份方柱石及12份草木灰。
所述的微生物颗粒的制备方法为:按重量份数计,取35份芹菜根、28份芹菜根及42份纯净水,放入榨汁机中进行榨汁,收集榨汁液,按质量比5∶2∶1,取榨汁液、蛋白胨及琼脂,搅拌均匀,放入发酵罐中,再加入榨汁液质量6%的干酵母,设定温度为34℃,以120r/min搅拌发酵35h;在上述发酵结束后,将发酵罐中的发酵混合物放入离心机中,以5000r/min离心分离12min,收集上清液,使用质量分数为7%磷酸溶液调节pH至6.2,得微生物菌液,备用;按固液比1∶3,取新鲜竹筒和质量分数为25%双氧水溶液放入水浴锅中,设定温度100℃,保温2h,随后过滤,再将竹筒放入碳化炉中,使用氮气保护,在500℃碳化2h后,将碳化物取出放入碾磨机中进行研磨,过50目筛,收集过筛颗粒,得微生物颗粒载体;按固液比1∶4,取上述微生物颗粒载体及备用微生物菌液搅拌均匀,在34℃静置5h,随后冷冻干燥,收集干燥物,即可得到微生物颗粒。
所述的稳定土壤中重金属Cd的固化剂的使用方法为:按设定的比例,首先将硅藻土、方柱石及草木灰放入碾磨机中研磨,过50目筛,收集过筛颗粒,在与微生物颗粒混合均匀,得稳定土壤中重金属Cd的固化剂,将其与含有重金属Cd的土壤,按质量比1∶22,混合均匀,得混合料,再与混合料质量48%的水,混合均匀,静置成型,完成固化,即可。
经检测对金属Cd的吸附率达95%。
实例3
一种稳定土壤中重金属Cd的固化剂及其使用方法,其特征在于:按重量份数计,所述稳定土壤中重金属Cd的固化剂由以下四种成分组成:54份微生物颗粒、29份硅藻土、18份方柱石及15份草木灰。
所述的微生物颗粒的制备方法为:按重量份数计,取32份芹菜根、29份芹菜根及44份纯净水,放入榨汁机中进行榨汁,收集榨汁液,按质量比5∶2∶1,取榨汁液、蛋白胨及琼脂,搅拌均匀,放入发酵罐中,再加入榨汁液质量5%的干酵母,设定温度为32℃,以120r/min搅拌发酵34h;在上述发酵结束后,将发酵罐中的发酵混合物放入离心机中,以5000r/min离心分离10min,收集上清液,使用质量分数为7%磷酸溶液调节pH至6.0,得微生物菌液,备用;按固液比1∶3,取新鲜竹筒和质量分数为25%双氧水溶液放入水浴锅中,设定温度98℃,保温1.5h,随后过滤,再将竹筒放入碳化炉中,使用氮气保护,在450℃碳化1.5h后,将碳化物取出放入碾磨机中进行研磨,过50目筛,收集过筛颗粒,得微生物颗粒载体;按固液比1∶3,取上述微生物颗粒载体及备用微生物菌液搅拌均匀,在30℃静置4h,随后冷冻干燥,收集干燥物,即可得到微生物颗粒。
所述的稳定土壤中重金属Cd的固化剂的使用方法为:按设定的比例,首先将硅藻土、方柱石及草木灰放入碾磨机中研磨,过50目筛,收集过筛颗粒,在与微生物颗粒混合均匀,得稳定土壤中重金属Cd的固化剂,将其与含有重金属Cd的土壤,按质量比1∶20,混合均匀,得混合料,再与混合料质量45%的水,混合均匀,静置成型,完成固化,即可。
经检测对金属Cd的吸附率达97%。
Claims (3)
1.一种稳定土壤中重金属Cd的固化剂及其使用方法,其特征在于:按重量份数计,所述稳定土壤中重金属Cd的固化剂由以下四种成分组成:53~56份微生物颗粒、26~32份硅藻土、18~19份方柱石及12~16份草木灰。
2.根据权利要求1所述的一种稳定土壤中重金属Cd的固化剂及其使用方法,其特征在于:所述的微生物颗粒的制备方法为:
(1)按重量份数计,取30~35份芹菜根、28~30份芹菜根及42~45份纯净水,放入榨汁机中进行榨汁,收集榨汁液,按质量比5∶2∶1,取榨汁液、蛋白胨及琼脂,搅拌均匀,放入发酵罐中,再加入榨汁液质量4~6%的干酵母,设定温度为29~34℃,以120r/min搅拌发酵32~35h;
(2)在上述发酵结束后,将发酵罐中的发酵混合物放入离心机中,以5000r/min离心分离8~12min,收集上清液,使用质量分数为7%磷酸溶液调节pH至6.0~6.2,得微生物菌液,备用;
(3)按固液比1∶3,取新鲜竹筒和质量分数为25%双氧水溶液放入水浴锅中,设定温度95~100℃,保温1~2h,随后过滤,再将竹筒放入碳化炉中,使用氮气保护,在400~500℃碳化1~2h后,将碳化物取出放入碾磨机中进行研磨,过50目筛,收集过筛颗粒,得微生物颗粒载体;
(4)按固液比1∶2~4,取上述微生物颗粒载体及备用微生物菌液搅拌均匀,在28~34℃静置3~5h,随后冷冻干燥,收集干燥物,即可得到微生物颗粒。
3.根据权利要求1所述的一种稳定土壤中重金属Cd的固化剂及其使用方法,其特征在于:所述的稳定土壤中重金属Cd的固化剂的使用方法为:按设定的比例,首先将硅藻土、方柱石及草木灰放入碾磨机中研磨,过50目筛,收集过筛颗粒,在与微生物颗粒混合均匀,得稳定土壤中重金属Cd的固化剂,将其与含有重金属Cd的土壤,按质量比1∶18~22,混合均匀,得混合料,再与混合料质量43~48%的水,混合均匀,静置成型,完成固化,即可。
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