CN107936975A - 一种针对含铍污染土壤的修复药剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种针对含铍污染土壤的修复药剂，属于土壤污染修复领域。一种针对含铍污染土壤的修复药剂，其包括活性氧化镁、石灰、矿渣硅酸盐水泥。本发明提供的药剂主要针对含铍污染土壤，能够显著抑制土壤中铍的活化与迁移，极大程度的降低了土壤中铍的浸出浓度，达到国家相应排放标准，实现了土壤环境与水环境的双保护。本发明药剂成分来源广泛，成本较低，无二次污染现象，是一种价格低廉且环境友好的修复药剂，有利于推广使用。

Description

一种针对含铍污染土壤的修复药剂

技术领域

本发明属于土壤污染修复领域，具体涉及一种针对含铍污染土壤的修复药剂。

背景技术

氧化铍陶瓷是核工业、航天科工等军工领域重要的基础材料，随着我国军工产业的不断发展，氧化铍的生产及使用规模将进一步增加。上世纪末我国开始从事氧化铍陶瓷的生产，但受当时的生产设备、工艺及环保设施所限，氧化铍等污染物在土壤中不断蓄积。虽然氧化铍的化学稳定性好，但作为两性氧化物，其在酸雨的促进下，被活化而产生迁移的可能性较大，而一旦含铍组分进入地下水，引发人体中毒甚至发生癌变的隐患较大，因此铍污染土壤的治理势在必行。

目前重金属修复技术主要有生态植被修复、物理修复和化学修复。生态植被修复技术是利用超积累植物的提取、根际滤出、挥发和固定等功能，来移除、转变和破坏土壤中的污染组分，使污染土壤恢复其正常功能。该技术对土壤性质和周围生态环境影响较小，是一种绿色的修复技术；但是该技术所用的超富集植物不仅个体矮小、生长缓慢，而且对重金属的吸收具有选择性，筛选出铍的专项吸收超富集植物还需要较长时间。

物理修复技术是利用物理方法将土壤中的污染物浓度降低或去除的过程，主要有客土法、热脱附和电动修复法等。客土法是用未受污染的土壤替换或部分替换污染土壤，以稀释原污染物浓度，增加土壤环境容量，从而达到修复土壤污染的一种方法；该技术需要大量的清洁土壤，挖出的污染土壤也较难处置，故一般只做应急技术。热脱附技术是指在真空或通入载气的状态下，通过直接或间接加热，将污染土壤加热至目标污染物的沸点以上，通过控制系统温度和物料停留时间有选择地促使污染物气化挥发，使目标污染物与土壤颗粒分离、去除；从目前世界各国对该技术的应用情况及应用效果来看，热脱附技术基本胜任土壤中挥发性和半挥发性的有机化合物的处理，且修复效果较好。电动修复是利用电极在污染土壤的两端加上低压直流电场，在直流电的驱动下，使得水溶态或吸附在土壤颗粒表层的污染物向不同的电极方向运动，从而富集在电极区进行分离或集中处理的过程，但由于大部分重金属在土壤中的溶解性都很小，导致电动修复技术在污染土壤中的应用存在困难，目前国内外污染场地中暂无大规模应用案例。

化学修复技术是利用土壤中污染物的化学行为来进行治理的手段，主要有化学淋洗技术和固化/稳定化技术等。化学淋洗技术指借助能够促进土壤中污染物溶解或迁移作用的溶剂，把包含有污染物的液体从土壤中抽提出来，再进行分离处理的技术，该技术只适合砂质类土壤，淋洗效果好，但是淋洗液渗透性强，易引起地下水的污染。固化/稳定化技术是指防止或者降低污染土壤释放有害化学组分过程的一组修复技术，通常用于重金属和放射性组分污染土壤的无害化处理。该技术在国内外已有大规模应用案例，由于工程操作简单、治理时间短、成本低，故而重金属固化/稳定化药剂的开发受到了广泛关注。

然而，截至当前，全球范围内尚未出现一例针对铍污染土壤的治理案例，同时也没有任何关于铍污染土壤的专项修复药剂。因此，目前，急需一种能用于治理铍污染土壤的修复剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对含铍污染土壤的修复药剂，该药剂能降低土壤中铍在酸雨状态下被活化而产生迁移的可能，极大程度的稳定了土壤中的铍，酸浸情况下，所得的浸出液中铍的含量达到国家综合污水排放标准，实现土壤环境与水环境的双保护。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种针对含铍污染土壤的修复药剂，其包含以下组分：活性氧化镁、石灰和矿渣硅酸盐水泥。

优选的，上述所述的针对含铍污染土壤的修复药剂中，包含以下质量份的组分：活性氧化镁30～50份，石灰10～30份，矿渣硅酸盐水泥20～40份，且各组分的质量份之和为100份。

更优选的，上述所述的针对含铍污染土壤的修复药剂中，包含以下质量份的组分：活性氧化镁35～45份，石灰20～30份，矿渣硅酸盐水泥20～35份，且各组分的质量份之和为100份。

本发明还提供了上述修复药剂的制备方法，将活性氧化镁、石灰和矿渣硅酸盐水泥按均匀混合，即获得针对铍污染土壤的修复药剂。

此外，本发明还提供了上述针对含铍污染土壤的修复药剂的使用方法，该方法包括以下步骤：将铍污染土壤与修复药剂混合，搅拌均匀，然后，加水，再次搅拌混匀，最后，养护2～7天，即可。

其中，上述所述的针对含铍污染土壤的修复药剂的使用方法中，所述修复药剂的添加量为铍污染土壤重量的1％～10％。

优选的，上述所述的针对含铍污染土壤的修复药剂的使用方法中，所述修复药剂的添加量为铍污染土壤重量的4％～10％。

其中，上述所述的针对含铍污染土壤的修复药剂的使用方法中，所述水的加入量为使体系含水率为10％～20％。

优选的，上述所述的针对含铍污染土壤的修复药剂的使用方法中，将含铍污染土壤中石子、建渣、垃圾等杂质除去后，再与修复药剂混合。

本发明的有益效果是：

本发明创造性的提供了一种针对铍污染土壤的修复药剂，该药剂能够显著抑制土壤中铍的活化与迁移，极大程度的降低了土壤中铍的浸出浓度，使浸出液中铍的含量达到了国家相应排放标准，不仅实现了土壤环境与水环境的双保护，也弥补了国内外关于铍污染治理的空白；该修复药剂成本低廉、制备方法和使用方法简单，利于推广应用。

具体实施方式

具体的，一种针对含铍污染土壤的修复药剂，其包含以下组分：活性氧化镁、石灰和矿渣硅酸盐水泥。

相较于普通氧化镁，活性氧化镁的粒径更为微细，较大的表面原子与体相原子数比例使其具有更高的化学活性和物理吸附能力，再加上其自身的碱属性，可对铍起到较好的吸附效果；优选的，活性氧化镁30～50质量份；更优选的，活性氧化镁35～45质量份。

石灰的主要成分为氧化钙，它不仅能调节土壤的酸碱度，也能在水的作用下，与土壤中的铍发生沉淀作用，生成氢氧化铍，起到稳定铍的作用，从而减少铍的浸出，同时加入石灰有助于增加活性氧化镁对氧化铍的吸附效果；优选的，石灰10～30质量份；更优选的，石灰20～30质量份。

矿渣硅酸盐水泥是由硅酸盐水泥熟料、粒化高炉矿渣以及适量石膏而制成的水硬性凝胶材料。相较于普通硅酸盐水泥，矿渣硅酸盐水泥的强度高、耐腐蚀性能更为优异，加上石灰的激发，水化后形成比表面很大的碱矿渣凝胶材料，它不仅具有良好的抗硫酸侵蚀能力，还有一定的吸附性能；加上自身的包裹作用，可将土壤中的含铍沉淀和被吸附的铍组分包裹起来，起到很好的固定作用。该材料耐酸雨腐蚀效果良好，不会造成二次污染；优选的，矿渣硅酸盐水泥20～40质量份；更优选的，矿渣硅酸盐水泥20～35质量份。

优选的，上述所述的针对含铍污染土壤的修复药剂中，包含以下质量份的组分：活性氧化镁30～50份，石灰10～30份，矿渣硅酸盐水泥20～40份，且各组分的质量份之和为100份。

更优选的，上述所述的针对含铍污染土壤的修复药剂中，包含以下质量份的组分：活性氧化镁35～45份，石灰20～30份，矿渣硅酸盐水泥20～35份，且各组分的质量份之和为100份。

本发明通过对修复药剂中各组分及其含量的筛选，得到了一种能够显著抑制土壤中铍的活化与迁移，并降低了铍的浸出浓度的高效修复药剂。

本发明还提供了上述修复药剂的制备方法，将活性氧化镁、石灰和矿渣硅酸盐水泥按比例均匀混合，即获得针对含铍污染土壤的修复药剂。

本发明还提供了上述修复药剂的使用方法，该方法包括以下步骤：将铍污染土壤与修复药剂混合，搅拌均匀，然后，加水，再次搅拌混匀，最后，养护2～7天，即可。

通过对修复药剂中各组分及其含量的筛选，本发明修复药剂可以高效治理含铍污染土壤，因此修复药剂的用量仅为含铍污染土壤重量的1％～10％；为了达到更优异的修复效果，优选的，修复药剂的用量为含铍污染土壤重量的4％～10％。

加水有利于搅拌，也有利于修复药剂与污染土壤中氧化铍发生反应，但水用量不宜过大，否则修复效果较慢；水的加入量根据污染土壤中的水含量适当调整，一般水的加入量为使体系含水率达到10％～20％为宜。

含铍污染土壤中一般含有石子、建渣、垃圾等杂质，除去后，再与修复药剂混合，修复效果更好。

本发明通过对修复药剂中各组分及其含量、使用方法等的层层筛选，有效地将铍污染物固定在土壤环境中，降低其活性与迁移性，修复后土壤和沉积物中铍的浸出浓度可达到国家综合污水排放标准。

优选的，一种针对含铍污染土壤的修复药剂中，其包含以下质量份的组分：活性氧化镁35～45份，石灰20～30份，矿渣硅酸盐水泥20～35份，且各组分的质量份之和为100份。

优选的，上述上述的针对含铍污染土壤的修复药剂的制备方法，将活性氧化镁、石灰和矿渣硅酸盐水泥按均匀混合，即获得针对铍污染土壤的修复药剂。

优选的，上述所述的针对含铍污染土壤的修复药剂的使用方法，该方法包括以下步骤：

将含铍污染土壤中石子、建渣、垃圾等杂质除去后，与修复药剂混合，搅拌均匀，然后，加水至使体系含水率为10％～20％，再次搅拌混匀，最后，养护2～7天，即可；所述修复药剂的添加量为铍污染土壤重量的4％～10％

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

实验土壤采集自四川某厂的氧化铍电镀车间排放口100m处的土壤，该区域土壤铍含量高于《建设用地土壤污染风险筛选指导值(三次征求意见稿)》中的敏感用地筛选值10.9mg/kg，超标25.96倍。根据污染的实际情况进行如下的修复过程：

(1)针对含铍污染土壤的修复药剂的制备：将活性氧化镁30质量份、石灰30质量份和矿渣硅酸盐水泥40质量份混合均匀，得到针对含铍污染土壤的修复药剂。

(2)施加修复药剂：将污染土壤去石子、建渣、垃圾等杂质去除后，待用；称量250g除杂后的污染土壤于500ml塑料烧杯中，以土壤重量的1％、2％、3％、4％(质量分数)掺入(1)中所得修复药剂，混匀后，加水，控制土壤含水率在10％～20％，然后继续搅拌混匀，室温下养护2天，即可。

(3)效果检测：根据固体废物《浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(HJ/T299-2007)采用翻转振荡器对土壤进行浸出实验，然后参考GB5085.3-2007附录要求进行铍的含量检测，结果见表1。

表1实施例1铍污染土壤治理效果

从表1数据可以看出，随着修复药剂添加量的增加，铍的浸出率显著减小，当药剂添加量达到4％时，该含铍土壤中铍的浸出浓度即低于国家《综合污水排放标准》(GB8978-1996)第一类污染物最高允许排放浓度，此时铍的固化率为86.86％。

实施例2

实验土壤采集自四川某厂的氧化铍电镀车间排放口100m处的土壤，该区域土壤铍含量高于《建设用地土壤污染风险筛选指导值(三次征求意见稿)》中的敏感用地筛选值，超标达40.28倍。根据污染的实际情况进行如下的修复过程：

(1)针对含铍污染土壤的修复药剂的制备：将活性氧化镁40质量份、石灰30质量份和矿渣硅酸盐水泥30质量份混合均匀，得到针对含铍污染土壤的修复药剂。

(2)施加修复药剂：将污染土壤去石子、建渣、垃圾等杂质去除后，待用；称量250g除杂后的污染土壤于500ml塑料烧杯中，以土壤重量的1％、2％、3％、4％(质量分数)掺入(1)中所得修复药剂，混匀后，加入水，控制土壤含水率在10％～20％，然后继续搅拌混匀，室温下养护2天，即可。

(3)效果检测：根据固体废物《浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(HJ/T299-2007)采用翻转振荡器对土壤进行浸出实验，然后参考GB5085.3-2007附录要求进行铍的含量检测，结果见表2。

表2实施例2铍污染土壤治理效果

从表2数据可以看出，随着药剂添加量的增加，铍的浸出率显著减小，当药剂添加量达到3％时，该含铍土壤中铍的浸出浓度即低于《综合污水排放标准》(GB8978-1996)第一类污染物最高允许排放浓度，此时铍的固化率为86.61％。

通过实施例1和2可知，本发明提供的针对铍污染土壤的修复药剂能够显著抑制土壤中铍的活化与迁移，可极大程度的降低土壤中铍的浸出浓度，污染修复后，铍的浸出浓度达到《综合污水排放标准》，实现了土壤环境与水环境的双保护；该修复药剂成本低廉、制备方法和使用方法简单，利于推广应用。

Claims (8)

1.针对含铍污染土壤的修复药剂，其特征在于：包含以下组分：活性氧化镁、石灰和矿渣硅酸盐水泥。

2.根据权利要求1所述的针对含铍污染土壤的修复药剂，其特征在于：包含以下质量份的组分：活性氧化镁30～50份，石灰10～30份，矿渣硅酸盐水泥20～40份，且各组分的质量份之和为100份。

3.根据权利要求1或2所述的针对含铍污染土壤的修复药剂，其特征在于：包含以下质量份的组分：活性氧化镁35～45份，石灰20～30份，矿渣硅酸盐水泥20～35份，且各组分的质量份之和为100份。

4.权利要求1～3任一项所述的针对含铍污染土壤的修复药剂的制备方法，其特征在于：将活性氧化镁、石灰和矿渣硅酸盐水泥均匀混合，即获得针对铍污染土壤的修复药剂。

5.权利要求1～3任一项所述的针对含铍污染土壤的修复药剂的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

将铍污染土壤与修复药剂混合，搅拌均匀，然后，加水，再次搅拌混匀，最后，养护2～7天，即可。

6.根据权利要求5所述的针对含铍污染土壤的修复药剂的使用方法，其特征在于：所述修复药剂的添加量为铍污染土壤重量的1％～10％。

7.根据权利要求6所述的针对含铍污染土壤的修复药剂的使用方法，其特征在于：所述修复药剂的添加量为铍污染土壤重量的4％～10％。

8.根据权利要求5～7任一项所述的针对含铍污染土壤的修复药剂的使用方法，其特征在于：所述水的加入量为控制体系含水率为10％～20％。