CN107138516B

CN107138516B - 汞污染土壤修复剂及其应用

Info

Publication number: CN107138516B
Application number: CN201710449175.4A
Authority: CN
Inventors: 赵粉红; 谢爱军; 高素萍
Original assignee: Gansu Huayu Environmental Detection Technology Service Co ltd
Current assignee: Gansu Tiannongyihe Agriculture Co ltd
Priority date: 2017-06-14
Filing date: 2017-06-14
Publication date: 2020-06-23
Anticipated expiration: 2037-06-14
Also published as: CN107138516A

Abstract

本发明公开了一种汞污染土壤修复剂及其应用，按重量份计，该土壤修复剂的原料配方包括石膏30～70份和电石渣30～50份，电石渣的含水率为10％～20％。汞污染土壤修复剂在修复汞污染土壤中的应用的方法包括将汞污染土壤修复剂与汞污染土壤混合，通过加入水控制含水率为20％～40％，养护3～10天。本发明的汞污染土壤修复剂与现有可以达到等同效果的汞污染土壤修复剂相比，具有明显的成本优势，且同时还实现了固体废物资源化利用，减小了对环境的压力，是一种既高效又经济的汞污染土壤修复剂。

Description

汞污染土壤修复剂及其应用

技术领域

本发明涉及一种特别针对汞污染土壤的修复的修复剂及利用该汞污染土壤修复剂修复尤其是汞污染土壤的方法。

背景技术

汞为银白色金属，常温下为液态，是电池、采矿等行业常用的重金属之一。食物链对汞有极强的富集能力，其含量可在生物体内进行累积，且汞易被皮肤、呼吸及消化道吸收。血液与组织中的汞可与蛋白质及酶系统中的巯基结合，抑制其功能，甚至使其失活，能够破坏中枢神经组织及口、粘膜和牙齿。

现有技术中，汞污染土壤的处理方法主要有客土法、固化/稳定化法、水洗法、热解析法及生物修复法等。其中目前最常用的方法是固化/稳定化法，该法是通过向土壤中添加土壤修复剂，改变土壤中重金属汞的存在形态，降低其溶解性、迁移性及生物可利用性，使其固定，从而减小其毒性及对生态环境的影响。

申请号为201410255445.4的中国发明专利申请公开了一种针对重金属污染土壤的固化稳定修复药剂，该修复剂由石膏、氧化镁、硅藻土组成，主要针对镉、锌、铜、铅、汞等多种重金属复合污染的土壤，根据该专利的报道，其修复药剂对于汞的去除效果较好，然而，该修复剂中要氧化镁的比例要达到75％左右，导致修复药剂的成本较高，经济性较差。申请号为201510294302.9的中国发明专利申请公开了一种汞污染土壤固化稳定化方法，该方法主要包括氯盐添加工序、pH调整工序、混合工序、添加激活剂工序、消化成型工序及破碎处理工序，该处理方法可以对不同污染程度的汞污染土壤进行固化稳定化，也可以协同固化稳定化污染土壤的其他重金属，但使用该方法工序较多，工艺较复杂，成本较高，经济性也较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种既高效又经济的汞污染土壤修复剂。

本发明同时还提供一种高效经济的汞污染土壤的修复方法。

本发明为解决上述问题，采取的技术方案如下：

一种汞污染土壤修复剂，按重量份计，该土壤修复剂的原料配方包括石膏30～70份和电石渣30～50份，所述电石渣的含水率为10％～20％。

根据本发明的一个优选方面，所述的石膏与电石渣的重量比为1.5～1：1。

优选地，所述石膏为湿式石灰石/石膏法脱硫工艺中产生的副产物。

优选地，所述电石渣为来自电石水解获取乙炔气产生的废渣。

优选地，本发明采用的所述电石渣的含水率为13％～18％。

优选地，汞污染土壤修复剂的制备方法包括将所述原料按配方混匀，依次经保温养护和研磨过筛得到颗粒状土壤修复剂，其中保温养护在40～60℃下进行1～2天(d)。

优选地，汞污染土壤修复剂的粒径小于等于100目。

根据本发明，所述土壤修复剂中优选汞含量小于等于10ppb，砷含量小于等于1ppm；镉含量小于等于10ppb；铅含量小于等于2ppm；铬含量小于等于10ppm。

本发明还涉及本发明上述的汞污染土壤修复剂在修复汞污染土壤中的应用即本发明提供一种汞污染土壤的修复方法。

本发明的汞污染土壤修复剂具有一定的调节pH作用，为此，其能够也适于酸性且为汞污染的土壤的修复。

进一步地，应用汞污染土壤修复剂修复土壤的方法(或土壤修复方法)包括将汞污染土壤修复剂与汞污染土壤混合，通过加入水控制含水率为20％～40％，养护。

进一步地，优选养护时间为3～10天(d)。更优选地，养护时间为5～8天(d)。

进一步地，向土壤中添加的水可以为自来水或附近地表水。

进一步地，汞污染土壤修复剂的投加质量为所述汞污染土壤质量的2％～10％。

本发明所述的“含水率”是指水在含有其的物质中的质量百分比。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

在大量实验研究中发明人意外发现，将电石渣与石膏按特定比例组合而成的修复剂在合适的条件下对于汞污染土壤修复的修复效果非常好。同时，作为本发明土壤修复剂的原料可以采用废弃资源，其中石膏可以直接采用工业废弃物脱硫石膏，电石渣可以采用来自电石水解获取乙炔气产生的废渣，如此与现有可以达到等同效果的汞污染土壤修复剂相比，本发明的修复剂具有明显的成本优势，且同时还实现了固体废物资源化利用，减小了对环境的压力，是一种既高效又经济的汞污染土壤修复剂。

具体实施方式

电石渣曾在某些文献中被报道用于重金属污染土壤的修复，但是在这些专利中，电石渣的作用机理与本发明显著不同。本发明中经研究发现，之所以将石膏与电石渣组合后可以获得非常好的固定汞的效果很可能是由于石膏尤其是工业废弃物脱硫石膏与电石渣在一定量水的存在下反应放出的大量热量将原材料中含有的基团激活(例如二氧化硅、三氧化二铝、氧化镁等)，从而提高了对重金属的固化稳定化作用。同时该修复剂还被发现对土壤团粒体的形成具有一定的促进作用，能够进一步降低汞的迁移性。且该修复剂在固化稳定化污染土壤中重金属的同时，对酸性土壤具有一定的调节作用。

以下结合具体的实施例对本发明做进一步详细的说明，实施例中未注明的条件为本领域常规的条件。在述及物质的用量或添加量或含量时，除非特别说明，均指重量。

实施例1甘肃某地污染土壤修复

通过玻璃电极法(NY/T 1121.2-2006)和原子荧光法(HJ 702-2014)对pH值和硫酸硝酸法(HJ/T 299-2007)浸出汞毒性进行测试分析。

取石膏60份，电石渣(含水率15％)40份，混合均匀，保温养护1d，研磨筛分，过100目筛，得到颗粒状汞污染土壤修复剂。该土壤修复剂中经检测汞含量为0.3ppb，砷含量为0.01ppm；镉含量为0.5ppb；铅含量为0.2ppm；铬含量为0.7ppm。

按3％添加量将汞污染土壤修复剂添加至汞污染土壤中，加水至含水率为30％，在该条件下静置养护5d。修复前后对土壤的pH值和汞的浸出浓度进行检测，检测结果如下表1。修复后污染土壤中汞的浸出浓度降低至0.105ug/L，远低于《地下水质量标准(GB/T14848-1993)》中的III类标准。汞的固化率为约99.8％。

表1土壤修复前后检测数据

单位：ug/L

实施例2甘肃某河道污染底泥修复

取石膏50份，电石渣(含水率20％)50份，混合均匀，保温养护1d，研磨筛分，过100目筛，得到颗粒状汞污染土壤修复剂。

按6％添加量将得到的颗粒状汞污染土壤修复剂添加至河道污染底泥中，加水控制含水率为30％，在该条件下静置养护7d。修复前后对底泥的pH值和汞的浸出浓度进行检测，检测结果如下表2。修复后底泥中汞的浸出浓度降低至0.86ug/L，远低于《地下水质量标准(GB/T14848-1993)》中的III类标准。汞的固化率为约96.7％。且修复后底泥pH值接近中性，改善了底泥性质。

表2底泥修复前后检测数据

单位：ug/L

对比例1

本例的汞污染土壤修复剂基本同实施例1，不同的是所采用的电石渣的含水率为40％。

按3％添加量将汞污染土壤修复剂添加至汞污染土壤(同实施例1)中，加水至含水率为30％，在该条件下静置养护5d。修复前后对土壤的pH值和汞的浸出浓度进行检测，检测结果如下表3。修复后污染土壤中汞的浸出浓度降低至3.07ug/L，汞的固化率为约95.6％。该例表明当电石渣中含水率过高时，药剂混合后产生的热量主要用于药剂中水分蒸发，不能充分激活表面官能团，修复效果较差。

表3土壤修复前后检测数据

单位：ug/L

对比例2

本例的汞污染土壤修复剂基本同实施例1，不同的是所采用的电石渣的含水率为5％。

按3％添加量将汞污染土壤修复剂添加至汞污染土壤(同实施例1)中，加水至含水率为30％，在该条件下静置养护5d。修复前后对土壤的pH值和汞的浸出浓度进行检测，检测结果如下表4。修复后污染土壤中汞的浸出浓度降低至3.46ug/L，汞的固化率为约86.8％。该例表明当电石渣中含水率过低时，反应产生的热量太低，不能完全激活官能团，修复效果较差。

表4土壤修复前后检测数据

单位：ug/L

对比例3

本例的汞污染土壤修复剂同实施例1。

按3％添加量将汞污染土壤修复剂添加至汞污染土壤(同实施例1)中，加水至含水率为10％，在该条件下静置养护5d。修复前后对土壤的pH值和汞的浸出浓度进行检测，检测结果如下表5。修复后污染土壤中汞的浸出浓度降低至9.87ug/L，汞的固化率为85.7％。该例表明当养护时的水过少时，修复反应不完全，修复效果较差。

表5土壤修复前后检测数据

单位：ug/L

实施例3甘肃某地污染土壤修复

取石膏70份，电石渣(含水率20％)30份，混合均匀，保温养护1d，研磨筛分，过100目筛，得到颗粒状汞污染土壤修复剂。

按3％添加量将汞污染土壤修复剂添加至汞污染土壤中，加水至含水率为30％，在该条件下静置养护5d。修复前后对土壤的pH值和汞的浸出浓度进行检测，检测结果如下表6。修复后污染土壤中汞的浸出浓度降低至0.321ug/L，远低于《地下水质量标准(GB/T14848-1993)》中的III类标准。汞的固化率为约99.5％。

表6土壤修复前后检测数据

单位：ug/L

对比例4

取石膏80份，电石渣(含水率20％)20份，混合均匀，保温养护1d，研磨筛分，过100目筛，得到颗粒状汞污染土壤修复剂。

按3％添加量将汞污染土壤修复剂添加至汞污染土壤(同实施例1)中，加水至含水率为30％，在该条件下静置养护5d。修复前后对土壤的pH值和汞的浸出浓度进行检测，检测结果如下表7。修复后污染土壤中汞的浸出浓度降低至13.8ug/L。汞的固化率为80.1％。

表7土壤修复前后检测数据

单位：ug/L

Claims

1.一种汞污染土壤修复剂，其特征在于：按重量份计，所述土壤修复剂的原料配方为石膏30～70份和电石渣30～50份，所述电石渣的含水率为10％～20％，所述的汞污染土壤修复剂的制备方法包括将所述原料按配方混匀，依次经保温养护和研磨过筛得到颗粒状土壤修复剂，所述保温养护在40～60℃下进行1～2天。

2.根据权利要求1所述的汞污染土壤修复剂，其特征在于：所述的石膏与所述的电石渣的重量比为1.5～1：1。

3.根据权利要求1所述的汞污染土壤修复剂，其特征在于：所述石膏为湿式石灰石/石膏法脱硫工艺中产生的副产物；所述电石渣为来自电石水解获取乙炔气产生的废渣。

4.根据权利要求1所述的汞污染土壤修复剂，其特征在于：所述电石渣的含水率为13％～18％。

5.根据权利要求1所述的汞污染土壤修复剂，其特征在于：所述土壤修复剂中汞含量小于等于10ppb，砷含量小于等于1ppm；镉含量小于等于10ppb；铅含量小于等于2ppm；铬含量小于等于10ppm。

6.如权利要求1至5中任一项权利要求所述的汞污染土壤修复剂在修复汞污染土壤中的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述汞污染土壤为酸性土壤。

8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述的应用的方法包括将所述的汞污染土壤修复剂与汞污染土壤混合，通过加入水控制含水率为20％～40％，养护3～10天。

9.根据权利要求6或8所述的应用，其特征在于：所述汞污染土壤修复剂的投加质量为所述汞污染土壤质量的2％～10％。