CN106424123A - 用于铅污染土壤的修复组合物及修复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于铅污染土壤的修复组合物及修复方法。该修复组合物包括磷酸钠、熟石灰、液体硅酸钠与活性腐殖酸，其中磷酸钠、熟石灰、液体硅酸钠与活性腐殖酸的质量比为(0.8～1.1):(2.9～3.1):(3.8～4.2):1。本发明稳定化处理3天后，含铅污染土壤中浸出液的含铅量均低于《生活垃圾填埋场污染控制标准》中最高浓度限值0.25mg/L。并且随着稳定化时间的增加，土壤浸出液的含铅量均有一定的降低，具有较好的长期稳定性。

Description

用于铅污染土壤的修复组合物及修复方法
技术领域
本发明涉及污染土壤的修复，具体涉及铅污染土壤的修复。
背景技术
随着社会经济的发展，环境问题引起人们越来越多的关注，重金属污染物通过各种途径进入土壤，其中铅是最常见的土壤污染重金属之一。造成土壤铅污染的主要原因可归结于燃煤、工业用铅、汽车尾气、采矿和冶炼等。土壤中铅可通过食物链或呼吸进入人体后，身体呈现恶心、呕吐、便秘、腹泻等症状；其重症者还呈现肝病、周围神经病、溶血性贫血等。铅是植物的非必须元素，当它与植物接触后就会对植物产生一定的毒害作用，轻则使植物体内的代写过程紊乱，生长发育受到抑制，重则导致植物死亡。通过稳定化降低土壤中铅的有效性是铅污染土壤修复的首选途径，而磷酸盐是稳定化效果最好的药剂。
在铅污染土壤中添加磷酸盐后会形成难溶性的磷酸铅类沉淀。这类沉淀的水溶性极低，从而可以有效降低土壤中的有效态铅。但单独添加磷酸盐修复铅污染土壤稳定化时间较长，并且用量较大，成本较高，不利于工程化应用。为了有效降低铅污染土壤的修复成本及稳定化时间，亟需开发一种新型的安全高效的铅污染土壤修复方法。
发明内容
本发明的目的为提供一种修复成本较低及稳定化时间较短、可工程化应用的铅污染土壤修复技术，其能明显克服上述现有铅污染土壤修复技术的不足。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于铅污染土壤的修复组合物。该修复组合物包括磷酸钠、熟石灰、液体硅酸钠与活性腐殖酸，其中磷酸钠、熟石灰、液体硅酸钠与活性腐殖酸的质量比为(0.8～1.1):(2.9～3.1):(3.8～4.2):1。根据本发明所提供的这种修复组合物，不但磷酸钠、熟石灰、液体硅酸钠可单独与可溶性的铅离子生成难溶于水的磷酸铅、氢氧化铅、硅酸铅，而且腐植酸分子内的羟基、羧基、醇羟基和酚羟基等多种活性官能团亦可与可溶性的铅离子发生相互作用，形成稳定的络合物，磷酸钠、熟石灰、液体硅酸钠提供的碱性环境，可进一步提高含铅络合物的稳定性，通过以上不同的作用机制，可充分发挥种药剂的协同作用，从而可在很短的时间内将土壤中易溶态铅的含量降低，使得稳定化处理后含铅污染土壤中浸出液的含铅量均低于《生活垃圾填埋场污染控制标准》中最高浓度限值0.25mg/L，满足生活垃圾填埋场入场要求。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于铅污染土壤的修复方法，包括：
采集铅污染土壤；
将污染土壤粉碎或研磨成待修复土壤颗粒；
将上述修复组合物与待修复土壤颗粒混合均匀，其中待修复土壤颗粒中所含铅的质量与修复组合物中所含磷酸钠的质量比为6:8至6:11；以及
保持待修复土壤颗粒含水率为20％至30％，稳定化时间为至少3天。
根据本发明的修复方法，还可以包括：将待修复土壤颗粒全部过孔径60目筛。
根据本发明的修复方法，其中熟石灰由25％左右质量浓度的熟石灰水溶液来提供；液体硅酸钠由20％左右质量浓度的液体硅酸钠水溶液来提供。发明人发现采用上述方式所提供的修复组合物能够使修复过程更加高效。
另外，根据本发明修复方法的优选实施例，可以先将供试土壤、磷酸钠以及腐殖酸三者混合均匀形成固体混合物，然后再添加熟石灰水溶液与上述固体混合物搅拌混合均匀后形成液固混合物，之后放置一段时间例如1天。随后再将液体硅酸钠水溶液与上述液固混合物搅拌混合均匀后继续放置剩余时间。发明人在试验时意外发现，采用这种分步析稳定化铅污染土壤的修复方法，可以取得更好的处理效果。这种方法的机理可能相比与药剂的一次性添加，分步添加易溶态更易析出以形成更稳定的络合物。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的描述。但应当理解，本发明并不局限于这些实施例。
污染土壤的取样和准备
土壤样品取自某化工厂，将采集的土样混匀，避光风干，去除杂质，粉碎，研磨并全部过孔径60目筛，作为供试(待修复)土壤，其基本理化性质见表1。
表1土壤基本理化性质 mg/kg(除pH)
土壤 有机质 Pb Zn Cu Mn Fe Cr Ni pH
砂土 400 6076 122 77 512 31.0K 155 4259 6.4
稳定化土壤浸出液的制备及测试
稳定化处理的含铅污染土壤浸出液的制备严格按照《固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲液法》HJ/T 300-2007进行，其浸出液的含铅量采用原子石墨炉吸收法测试。
实施例1
称取上述供试土壤100g，将磷酸钠0.8g、25％熟石灰水溶液11.6g、20％液体硅酸钠水溶液19.5g与1g腐殖酸与其混合均匀，保持土壤含水率为25％。稳定化3天及60天，测试土壤浸出液含铅量分别为0.225mg/L、0.192mg/L。
实施例2
称取上述供试土壤100g，将磷酸钠1.0g、25％熟石灰水溶液12g、20％液体硅酸钠20.5g水溶液与1g腐殖酸与其混合均匀，保持土壤含水率为25％。稳定化3天及60天，测试土壤浸出液含铅量分别为0.186mg/L、0.167mg/L。
实施例3
称取上述供试土壤100g，将磷酸钠1.1g、25％熟石灰水溶液12.2g、20％液体硅酸钠20.5g水溶液与1g腐殖酸与其混合均匀，保持土壤含水率为25％。稳定化3天及60天，测试土壤浸出液含铅量分别为0.157mg/L、0.132mg/L。
实施例4
称取上述供试土壤100g，先将磷酸钠0.8g以及1g腐殖酸与供试土壤混合均匀形成固体混合物，然后再添加25％熟石灰水溶液11.6g与上述固体混合物搅拌混合均匀后形成液固混合物，之后放置1天。随后再将20％液体硅酸钠水溶液19.5g与上述液固混合物搅拌混合均匀，保持土壤含水率为25％；继续稳定化2天及60天，测试土壤浸出液含铅量分别为0.205mg/L、0.180mg/L。
实施例5
称取上述供试土壤100g，先将磷酸钠1.0g以及1g腐殖酸与供试土壤混合均匀形成固体混合物，然后再添加25％熟石灰水溶液12g与上述固体混合物搅拌混合均匀后形成液固混合物，之后放置1天。随后再将20％液体硅酸钠20.5g水溶液与上述液固混合物搅拌混合均匀，保持土壤含水率为25％；继续稳定化2天及60天，测试土壤浸出液含铅量分别为0.175mg/L、0.152mg/L。
实施例6
称取上述供试土壤100g，先将磷酸钠1.1g以及1g腐殖酸与供试土壤混合均匀形成固体混合物，然后再添加25％熟石灰水溶液12.2g与上述固体混合物搅拌混合均匀后形成液固混合物，之后放置1天。随后再将20％液体硅酸钠20.5g水溶液与上述液固混合物搅拌混合均匀，保持土壤含水率为25％。继续稳定化2天及60天，测试土壤浸出液含铅量分别为0.145mg/L、0.120mg/L。
对比例1
称取上述供试土壤100g，将磷酸钠1.1g与其混合均匀，保持土壤含水率为25％。稳定化3天及60天，测试土壤浸出液含铅量分别为6.64mg/L、5.65mg/L。
对比例2
称取上述供试土壤100g，将磷酸钠9g与其混合均匀，保持土壤含水率为25％。稳定化3天及60天，测试土壤浸出液含铅量分别为1.340mg/L、0.78mg/L。。
对比例3
称取上述供试土壤100g，将25％熟石灰水溶液12g与其混合均匀，保持土壤含水率为25％。稳定化3天及60天，测试土壤浸出液含铅量分别为163.25mg/L、110.35mg/L。
对比例4
称取上述供试土壤100g，将25％熟石灰水溶液30g与其混合均匀，保持土壤含水率为25％。稳定化3天及60天，测试土壤浸出液含铅量分别为113.30mg/L、78.62mg/L。
对比例5
称取上述供试土壤100g，将20％液体硅酸钠水溶液20g与其混合均匀，保持土壤含水率为25％。稳定化3天及60天，测试土壤浸出液含铅量分别为175.96mg/L、126.24mg/L。
对比例6
称取上述供试土壤100g，将20％液体硅酸钠水溶液30g与其混合均匀，保持土壤含水率为25％。稳定化3天及60天，测试土壤浸出液含铅量分别为155.15mg/L、103.58mg/L。
对比例7
称取上述供试土壤100g，将1g腐殖酸与其混合均匀，保持土壤含水率为25％。稳定化3天及60天，测试土壤浸出液含铅量分别为79.20mg/L、68.95mg/L。
对比例8
称取上述供试土壤100g，将10g腐殖酸与其混合均匀，保持土壤含水率为25％。稳定化3天及60天，测试土壤浸出液含铅量分别为56.37mg/L、47.74mg/L。
上述结果表明：相比于单独的磷酸钠、熟石灰、液体硅酸钠与腐殖酸稳定化药剂，本发明的含有磷酸钠、熟石灰、液体硅酸钠与腐殖酸的铅污染土壤的修复组合物可充分发挥各种稳定化药剂的协同作用，能在3天内将土壤中易溶态铅的含量降低，使得稳定化处理后含铅污染土壤中浸出液的含铅量均低于《生活垃圾填埋场污染控制标准》中最高浓度限值0.25mg/L，满足生活垃圾填埋场入场要求。此外，长期稳定性实验表明，随着稳定化时间的增加，铅污染土壤的修复组合物稳定化处理后的含铅污染土壤中浸出液的含铅量均有所降低，即具有较好的长期稳定性。
应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种用于铅污染土壤的修复组合物，包括磷酸钠、熟石灰、液体硅酸钠与腐殖酸，其中磷酸钠、熟石灰、液体硅酸钠与活性腐殖酸的质量比为(0.8～1.1):(2.9～3.1):(3.8～4.2):1。
2.根据权利要求1所述的修复组合物，其中
3.一种用于铅污染土壤的修复方法，包括：
采集铅污染土壤；
将污染土壤粉碎或研磨成待修复土壤颗粒；
将权利要求1-2所述的修复组合物与待修复土壤颗粒混合均匀，其中待修复土壤颗粒中所含铅的质量与修复组合物中所含磷酸钠的质量比为6:8至6:11；以及保持待修复土壤颗粒含水率为20％至30％，稳定化时间为至少3天。
4.根据权利要求4所述的修复方法，还包括：
将待修复土壤颗粒全部过孔径60目筛。
5.根据权利要求3所述的修复方法，其中：
熟石灰由25％左右质量浓度的熟石灰水溶液来提供；
液体硅酸钠由20％左右质量浓度的液体硅酸钠水溶液来提供。
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