CN108504360A - 一种钒污染场地土壤稳定化修复剂及其制备和应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钒污染场地土壤稳定化修复剂及其制备和应用方法，它包括固定剂A和化学稳定剂B，所述固定剂A采用石灰或生石灰或电石渣制成，所述化学稳定剂B采用粘土矿物与钛白粉副产品按照质量比0.5‑2:1混合，再与水按照质量比1:2‑10混合而成，其制备方法包括：步骤1，将粘土矿物进行煅烧；步骤2，将煅烧后的粘土矿物和钛白粉副产品按照质量比0.5‑2:1混合；步骤3，将粘土矿物和钛白粉副产品的混合物与水按照质量比1:2‑1:10进行混合。本发明具有制备过程简单、修复效果好、无二次污染、应用简单、利于推广、可循环利用资源、成本低廉、利于环境保护等优点。

Description

一种钒污染场地土壤稳定化修复剂及其制备和应用方法

技术领域

本发明涉及污染土壤修复领域，尤其涉及一种钒污染场地土壤稳定化修复剂及其制备和应用方法。

背景技术

钒因其众多优异的物理性能和化学性能，具有金属“维生素”之称。钒起初多应用于钢铁行业，后来越来越广泛地应用于非钢铁领域，其范围涵盖了航空航天、化学、电池、颜料、玻璃、光学、医药等众多领域。钒冶炼过程中，即使采用较先进的冶炼技术，钒的回收率也只有60％～70％，还有30％～40％的钒随废水、废气、废渣排入环境中。虽然金属钒的毒性很低，但其化合物对人和动物具有中度和高度毒性，其毒性作用于价态、溶解度、摄取途径等有关。接触高浓度含钒化合物粉尘或烟雾，会引起眼和呼吸道黏膜刺激症状，而严重中毒者的心、肾、肠胃及中枢神经系统功能将出现损害。

钒矿开采、冶炼等过程已经对土壤造成污染，且钒对人体存在健康风险，但是目前与钒有关的文献专利及实际案例都十分少量。如申请号为“201510194890.9”的中国专利公开了一种利用污染场地植物经预处理、高温裂解、清洗、干燥、再酸改性、超声、清洗、烘干得到的改性生物炭固定土壤中的V、 Cr、Pb，使其浸出毒性降低的同时提高钒矿污染土壤的肥力，但该药剂的制备过程复杂，获取不易，污染场地植物碳化过程需小心二次污染问题。申请号为“201510194062.5”的中国专利公开了一种利用自制针铁矿和质子化壳聚糖通过深耕修复钒矿污染土壤的方法，该针铁矿制备过程需要用水冲洗至水为中性，不利于大规模生产。申请号为“201510194061.0”的中国专利公开了一种利用熟石灰、氯化钙、磷酸二氢钙、钠水玻璃混合制成的钙基液态固化剂采用耕犁混合或灌注对污染土壤进行修复，该方法仅适用于酸性土壤。申请号为“201610255838.4”的中国专利公开了一种利用牛筋草修复钒铬污染土壤，该方法存在修复周期长的问题。因此，需要一种能够实现废物再利用，变废为宝，且修复剂制备过程简单，应用方法简便，适用范围广泛，修复时间短的技术。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种制备过程简单、修复效果好、无二次污染、应用简单、利于推广、可循环利用资源、成本低廉、利于环境保护的钒污染场地土壤稳定化修复剂及其制备和应用方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种钒污染场地土壤稳定化修复剂，其特征在于：它包括固定剂A和化学稳定剂B，所述固定剂A采用石灰或生石灰或电石渣制成，其不仅能提供碱性环境，还能起到固化剂的作用，有利于重金属元素的稳定，所述化学稳定剂B 采用粘土矿物与钛白粉副产品按照质量比0.5-2:1混合，再与水按照质量比1:2-10 混合而成，不仅可以提供酸性环境，同时硫酸亚铁的存在利于膨润土层间距增大，使其比表面积增大，进一步增强吸附能力。

作为以上技术方案的进一步改进：

所述钛白粉副产品中的FeSO₄·7H₂O含量≥75％，所述百分数为质量百分数。

所述粘土矿物采用膨润土或凹凸棒土。

由于属于一个总的发明构思，本发明还公开了一种钒污染场地土壤稳定化修复剂的制备方法，其特征在于：

所述化学稳定剂B的制备方法包括：步骤1，将粘土矿物进行煅烧；步骤2，将煅烧后的粘土矿物和钛白粉副产品按照质量比0.5：1-2:1混合；步骤3，将粘土矿物和钛白粉副产品的混合物与水按照质量比1:2-1:10进行混合。

作为以上技术方案的进一步改进：

所述化学稳定剂B在混合制备时，温度控制在20-35℃，混合搅拌时间为1-3h。

所述粘土矿物的煅烧温度为200-450℃，煅烧时间为1-5h，通过煅烧能提高粘土矿物比表面积，进而提高吸附容量。

由于属于一个总的发明构思，本发明还公开了一种钒污染场地土壤稳定化修复剂的应用方法，其特征在于：

它包括以下步骤：步骤1，将待修复的污染土壤挖掘到修复区；步骤2，将化学稳定剂B喷洒到待修复的污染土壤中，并进行搅拌混合；步骤3，养护2天；步骤4，投加固定剂A，并进行充分搅拌混合；步骤5，养护3天，所述污染土壤中可含有铅、镉、铜、锌等一种或多种重金属。

作为以上技术方案的进一步改进：

所述化学稳定剂B用量为土壤质量分数的10％-30％。

所述固定剂A的用量为土壤质量的0.5％-4％。

所述化学稳定剂B在喷洒前，需搅拌1-2min。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

制备过程简单、修复效果好、无二次污染、应用简单、利于推广、可循环利用资源、成本低廉、利于环境保护。与现有技术相比：1.本技术所述的原料是工业固体废弃物，即钛白粉生产过程中产生的含有FeSO₄·7H₂O的废渣，其来源广泛，成本低廉，本技术为钛白粉副产品提供了新的资源化利用途径；2.本技术的修复剂在土壤中分布均匀，使反应更充分，利于污染土壤中钒等重金属地快速稳定。且修复剂制备过程简单，应用方法简便，酸碱性土壤皆适用；3.本技术的修复剂所含的原料中重金属含量极低，且不含有其它危险的化学物质，具有较高的安全性，在使用过程中不会造成二次污染，是一种环境友好的土壤修复剂。

附图说明

图1为本发明的pH值修复效果图。

图2为本发明的V的浸出浓度修复效果图。

图3为本发明的Cd的浸出浓度修复效果图。

图4为本发明的Pb的浸出浓度修复效果图。

具体实施方式

以下将结合具体的附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1，本发明一种钒污染场地土壤稳定化修复剂，包括固定剂A和化学稳定剂B，固定剂A是石灰，化学稳定剂B是由260℃煅烧2h的膨润土与钛白粉副产品按质量比1:1组成，再按照1:5的质量比与水，在温度为25℃时，混合 2h而成。

所述的修复剂实验室应用方法是：称取200g风干过筛钒污染土壤置于1L 烧杯中，将化学稳定剂B搅拌1min后喷洒到污染土壤中，喷洒量为25％并进行搅拌混合，养护2天后，投加2％的固定剂A，再进行充分搅拌混合，并养护3 天。

根据《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》“HJ557-2010”浸出液中重金属浓度考察稳定剂修复污染土壤的效果。本实施例的修复效果见表1：

表1实施例1修复效果

	pH	Vmg/kg	Pbmg/kg	Cdmg/kg
					修复前	6.2	1.56	0.93	0.269
修复后	7.5	0.021	0.037	0.0011
					修复目标值	6-9	0.05	0.05	0.005

由表1可知，经本发明修复药剂修复后的土壤中V、Pb、Cd的浸出浓度可达到修复目标值。

实施例2，本发明一种钒污染场地土壤稳定化修复剂，包括固定剂A和化学稳定剂B，固定剂A是石灰，化学稳定剂B是由300℃煅烧1.5h的凹凸棒土与钛白粉副产品按质量比0.7:1组成，再按照1:7的质量比与水，在温度为30℃时，混合2.5h而成。

所述的修复剂实验室应用方法是：称取200g风干过筛钒污染土壤置于1L 烧杯中，将化学稳定剂B搅拌1min后喷洒到污染土壤中，喷洒量为20％并进行搅拌混合，养护2天后，投加1％的固定剂A，再进行充分搅拌混合，并养护3 天。

根据《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》“HJ557-2010”浸出液中重金属浓度考察稳定剂修复污染土壤的效果。本实施例的修复效果见表2：

表2实施例2修复效果

	pH	Vmg/kg	Cumg/kg	Znmg/kg
					修复前	9.2	0.944	1.59	2.73
修复后	7.8	nd	0.066	0.021
					修复目标值	6-9	0.05	1.0	2.0

nd：表示未检出，即浓度低于仪器的检测限。

由表2可知，经本发明修复药剂修复后的土壤中V、Cu、Zn的浸出浓度可达到修复目标值。其余参考实施例1。

实施例3，本发明一种钒污染场地土壤稳定化修复剂，包括固定剂A和化学稳定剂B，固定剂A是电石渣，化学稳定剂B是由400℃煅烧3h的凹凸棒土与钛白粉副产品按质量比1.2:1组成，再按照1:4的质量比与水，在温度为30℃时，混合2.5h而成。

所述的修复剂应用方法是：待修复污染土壤先被挖掘到修复区，将化学稳定剂B搅拌1min后喷洒到污染土壤中，喷洒量为30％并进行搅拌混合，养护2天后，投加1.5％的固定剂A，再进行充分搅拌混合，并养护3天。

本实施例中，经修复处理后的土壤在1个星期、1个月、3个月、6个月分别取样进行为期半年的长效性跟踪检测。

根据《固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法》“HJ557-2010”浸出液中重金属浓度考察稳定剂修复污染土壤的效果。本实施例的修复效果如图1-图4所示，经本发明修复药剂修复后的土壤中V、Pb、Cd的浸出浓度可达到修复目标值。同时，根据半年的长期跟踪结果显示，本发明的修复药剂对钒污染土壤的修复效果具有长效性。参阅图1-图4，其余参考上述实施例。

上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种钒污染场地土壤稳定化修复剂，其特征在于：它包括固定剂A和化学稳定剂B，所述固定剂A采用石灰或生石灰或电石渣制成，所述化学稳定剂B采用粘土矿物与钛白粉副产品按照质量比0.5-2:1混合，再与水按照质量比1:2-10混合而成。

2.根据权利要求1所述的钒污染场地土壤稳定化修复剂，其特征在于：所述钛白粉副产品中的FeSO₄·7H₂O含量≥75％，所述百分数为质量百分数。

3.根据权利要求1所述的钒污染场地土壤稳定化修复剂，其特征在于：所述粘土矿物采用膨润土或凹凸棒土。

4.一种钒污染场地土壤稳定化修复剂的制备方法，其特征在于：所述化学稳定剂B的制备方法包括：步骤1，将粘土矿物进行煅烧；步骤2，将煅烧后的粘土矿物和钛白粉副产品按照质量比0.5-2:1混合；步骤3，将粘土矿物和钛白粉副产品的混合物与水按照质量比1:2-1:10进行混合。

5.根据权利要求4所述的一种钒污染场地土壤稳定化修复剂的制备方法，其特征在于：所述化学稳定剂B在混合制备时，温度控制在20-35℃，混合搅拌时间为1-3h。

6.根据权利要求4所述的一种钒污染场地土壤稳定化修复剂的制备方法，其特征在于：所述粘土矿物的煅烧温度为200-450℃，煅烧时间为1-5h。

7.一种钒污染场地土壤稳定化修复剂的应用方法，其特征在于：它包括以下步骤：步骤1，将待修复的污染土壤挖掘到修复区；步骤2，将化学稳定剂B喷洒到待修复的污染土壤中，并进行搅拌混合；步骤3，养护2天；步骤4，投加固定剂A，并进行充分搅拌混合；步骤5，养护3天。

8.根据权利要求7所述的一种钒污染场地土壤稳定化修复剂的应用方法，其特征在于：所述化学稳定剂B用量为土壤质量分数的10％-30％。

9.根据权利要求7所述的一种钒污染场地土壤稳定化修复剂的应用方法，其特征在于：所述固定剂A的用量为土壤质量的0.5％-4％。

10.根据权利要求7所述的一种钒污染场地土壤稳定化修复剂的应用方法，其特征在于：所述化学稳定剂B在喷洒前，需搅拌1-2min。