CN106520128A - 一种用于镉污染土壤修复的稳定剂 - Google Patents

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向猛
张洁琼
黄晓云
罗章
李淑彦
马志飞
张志新
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    • C09K17/02—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials containing inorganic compounds only
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Abstract

一种用于镉污染土壤修复的稳定剂，按占污染土壤质量计：改性凹凸棒土1％‑2％、硫化钠2％‑3％、磷酸二氢钙1％‑3％。本发明的稳定剂加入镉污染土壤先搅拌，使其充分混合，在加水继续搅拌，保持土壤田间含水量，室温维护。本发明稳定剂廉价易得，效果较好，不存在二次污染的问题，没有大幅度改变污染土壤的pH值，还能增加土壤的保水通气性能，有利于土壤的后续利用。

Description

一种用于镉污染土壤修复的稳定剂
技术领域
本发明属于环境工程技术领域，具体涉及一种用于镉污染土壤修复的稳定剂。
本发明还涉及上述稳定剂在修复镉污染土壤中的应用。
背景技术
镉(Cd)广泛应用于电镀工业、化工业、电子业和核工业等领域。镉是炼锌业的副产品，主要用在电池、染料或塑胶稳定剂，它比其它重金属更容易被农作物所吸附。相当数量的镉通过废气、废水、废渣排入环境，造成污染，并通过土壤-植物系统，随食物链富集到人体内，危害人类健康。
镉在自然环境中主要以正二价形式存在，其化合物有氧化镉、硫化镉、卤化镉、氢氧化镉等，人类摄取的镉主要来源于饮用水和食物。由于植物对镉的富集作用，使其镉含量高于水或土壤中的镉污染水平，特别是在以水稻为主食的南亚和中国，水稻籽粒中积累的镉显著高于水稻土和灌溉水的镉含量，这将给人类健康带来很大风险。
常用的重金属污染土壤修复技术主要由固化/稳定化技术、土壤淋洗技术、生物修复技术、原位电动修复技术和土壤阻隔填埋技术。其中土壤淋洗成本高，容易造成土壤养分流失；原位电动修复技术对土壤类型要求严格；生物修复技术对土壤要求高，耗时长，易造成二次污染；土壤阻隔填埋技术能耗大，成本高。而稳定化技术能有效、经济、快速地稳定土壤中的重金属有效态，且应用较广，技术成熟。
稳定化技术是利用稳定剂与土壤及其中的重金属发生化学吸附、表面吸附、沉淀及共沉淀、氧化还原、螯合等物理化学作用，通过改变土壤重金属的化学形态或降低其迁移率，从而达到修复治理的效果。迄今为止，在欧美及其他发达国家已有数百个重金属污染土壤修复项目应用到稳定化技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于镉污染土壤修复的稳定剂，以克服现有产品的不足，降低传统的石灰类组分，处理后重金属的浸出毒性明显下降。
为实现上述目的，本发明提供的稳定剂，按占污染土壤质量计：
改性凹凸棒土1％-2％、硫化钠2％-3％、磷酸二氢钙1％-3％。
所述的稳定剂，其中，凹凸棒土的改性是在微波辐射下于85-95℃保持20-40分钟。
所述的稳定剂，其中，凹凸棒土晾干磨碎过筛200目，硫化钠和磷酸二氢钙细度为200目。
本发明的稳定剂在修复镉污染土壤中的使用方法是：
将稳定剂加入镉污染土壤先搅拌充分混合，再加水继续搅拌，保持土壤田间含水量为65-75％，室温下维护。其中，较佳的维护温度为25℃±2℃，维护期间用称重法补充水分。
本发明的稳定剂中，凹凸棒土(又称坡缕石(Palygorskite)或坡缕缟石)是廉价的重金属吸附材料，具有阳离子交换性；同时富含微孔结构，具有很好的吸附效果。通过微波辐射改性，能增加凹凸棒土的比表面积，提高其静电和表面吸附效果。此外，还能调节土壤pH值，降低其他稳定剂对土壤的干扰。
磷酸二氢钙可以和镉形成络合物，降低镉的生物有效性和迁移率。
硫化钠可以促进重金属沉淀生产，水解后的硫离子与镉离子具有很强的结合能力，有利于沉淀物的长期稳定。
本发明的稳定剂廉价易得，效果较好，不存在二次污染的问题，没有大幅度改变污染土壤的pH值，还能增加土壤的保水通气性能，有利于土壤的后续利用。
具体实施方式
本发明的用于镉污染土壤修复的稳定剂中，按占污染土壤质量计，改性凹凸棒土为1％-2％、硫化钠为2％-3％以及磷酸二氢钙为1％-3％。
将凹凸棒土晾干，磨碎，过筛200目，投入微波改性，于90℃保持30分钟；硫化钠和磷酸二氢钙细度为200目。
将上述稳定剂加入镉污染土壤先搅拌，使其充分混合，在加水继续搅拌，保持土壤田间含水量为70％，25℃维护15-20天。
实施例1
凹凸棒土过200目，备用。供试图样是湖南株洲冶炼厂区的土壤(见表1)，镉含量9.57mg/kg。样品经自然风干，挑除石砾和植物残体，研磨过100目筛，并充分混匀，待用。取凹凸棒土5g，硫化钠6g，磷酸二氢钙2.5g，加到250g镉污染土壤中，先用玻璃棒干拌匀，再加入160ml去离子水，搅拌，在(25±2)℃恒温下培养，每隔1d用称重法补充水分，使土壤水分保持在田间持水量的70％。维护15d和20d后检测(见表2)。
本实施例采用美国环保局的毒性特性浸出程序(EPA method,toxicitycharacteristic leaching precede，TCLP)对处理后镉的稳定化效果进行分析，测试结果见表3。
实施例2
凹凸棒土过200目，备用。供试图样是湖南祁东县清水塘铅锌矿周边的土壤(见表4)，镉含量10.20mg/kg。样品经自然风干，挑除石砾和植物残体，研磨过100目筛，并充分混匀，待用。取凹凸棒土3g，硫化钠5g，磷酸二氢钙4.5g，加到250g镉污染土壤中，先用玻璃棒干拌匀，再加入160ml去离子水，搅拌，在(25±2)℃恒温下培养，每隔1d用称重法补充水分，使土壤水分保持在田间持水量的70％。维护15d和20d后检测(见表5)。
本实施例采用美国环保局的毒性特性浸出程序(EPA method,toxicitycharacteristic leaching precede，TCLP)对处理后镉的稳定化效果进行分析，测试结果见表6。
实施例3
凹凸棒土过200目，备用。供试图样是江西贵溪县冷水坑铅锌银矿周边的土壤(见表7)，镉含量21.15mg/kg。样品经自然风干，挑除石砾和植物残体，研磨过100目筛，并充分混匀，待用。取凹凸棒土5g，硫化钠5g，磷酸二氢钙2.5g，加到250g镉污染土壤中，先用玻璃棒干拌匀，再加入160ml去离子水，搅拌，在(25±2)℃恒温下培养，每隔1d用称重法补充水分，使土壤水分保持在田间持水量的70％。维护15d和20d后检测(见表8)。
本实施例采用美国环保局的毒性特性浸出程序(EPA method,toxicitycharacteristic leaching precede，TCLP)对处理后镉的稳定化效果进行分析，测试结果见表9。
综上三个实施技术案例，与现有技术相比，都具备的有益效果为：
1、采用廉价的凹凸棒土、磷酸二氢钙、硫化钠对镉污染土壤进行稳定化修复处理，操作简单、修复效率高、经济有效。
2、使用改性凹凸棒土作为吸附材料调价，一方面增加重金属稳定吸附，另一方面增加土壤空隙度，提高土壤保水通气的能力。
3、使用硫化钠作为主要稳定剂，一方面平衡土壤pH值，另一方面增加重金属沉淀生产。
表1供试土壤和稳定剂的基本理化性质
注：“—”表示未检测出.
表2稳定剂对土壤pH的影响
注：平均值±标准误差(n＝3)；同列不同字母表示不同处理组之间存在显著差异(P<0.05)，下同
表3镉污染土壤浸出试验结果(mg/L)
表4供试土壤和稳定剂的基本理化性质
注：“—”表示未检测出.
表5稳定剂对土壤pH的影响
注：平均值±标准误差(n＝3)；同列不同字母表示不同处理组之间存在显著差异(P<0.05)，下同
表6镉污染土壤浸出试验结果(mg/L)
表7供试土壤和稳定剂的基本理化性质
注：“—”表示未检测出.
表8稳定剂对土壤pH的影响
注：平均值±标准误差(n＝3)；同列不同字母表示不同处理组之间存在显著差异(P<0.05)，下同
表9镉污染土壤浸出试验结果(mg/L)

Claims (6)

1.一种用于镉污染土壤修复的稳定剂，按占污染土壤质量计：
改性凹凸棒土1％-2％、硫化钠2％-3％、磷酸二氢钙1％-3％。
2.根据权利要求1所述的稳定剂，其中，凹凸棒土的改性是在微波辐射下于85-95℃保持20-40分钟。
3.根据权利要求1或2所述的稳定剂，其中，凹凸棒土晾干磨碎过筛200目，硫化钠和磷酸二氢钙细度为200目。
4.权利要求1所述稳定剂在修复镉污染土壤中的应用：
将稳定剂加入镉污染土壤先搅拌充分混合，再加水继续搅拌，保持土壤田间含水量为65-75％，室温下维护。
5.根据权利要求4所述的应用，其中，维护温度为25℃±2℃。
6.根据权利要求4所述的应用，其中，维护期间用称重法补充水分。
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