CN108659846A - 建筑垃圾基钝化剂对土壤重金属镉的钝化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种建筑垃圾基钝化剂对土壤重金属镉的钝化方法，该钝化方法包括向重金属镉污染的土壤中加入建筑垃圾基钝化剂，实现对土壤中镉的钝化，其中建筑垃圾基钝化剂主要由以下方法制备得到：(1)将建筑垃圾和钾长石磨碎并过筛，建筑垃圾为红砖渣和/或水泥渣，得到建筑垃圾灰和钾长石灰；(2)将建筑垃圾灰和钾长石灰进行配料并混合，得到混合物料；(3)将混合物料进行煅烧，经冷却、磨碎并过筛，得到建筑垃圾基钝化剂。本发明的钝化方法能够有效固定土壤中重金属镉，降低其生物有效性，还可改善土壤环境，提高土壤肥力，更好地满足当前我国重金属污染土壤修复对稳定性强、无二次污染、效果持久稳定的迫切需求。

Description

建筑垃圾基钝化剂对土壤重金属镉的钝化方法
技术领域
本发明属于土壤重金属污染治理与修复领域，涉及一种钝化剂对土壤重金属的钝化方法，具体涉及一种建筑垃圾基钝化剂对土壤重金属镉的钝化方法。
背景技术
随着经济的不断发展，工农业生产活动日益加强，这些生产活动中排放出的重金属不断增加，使得土壤受重金属污染日益严重。土壤重金属污染主要来源于矿冶活动排放的废水废渣、农药和化肥使用、废水灌溉、污泥和大气沉降等。我国土壤受重金属尤其是镉污染十分严重，威胁到土壤环境功能，导致农产品产量和质量下降，威胁到人们粮食生产安全及人民群众身体健康。因此，迫切需要对受重金属镉污染土壤进行治理和修复。
目前治理和修复重金属污染土壤的技术主要有化学修复和生物修复技术等。虽然生物修复被认为是环境友好型的一类方法，但其存在受生物生长情况、修复周期长、效果不稳定等因素制约。化学修复具有效率高、见效快等优点。因此，基于我国土壤受重金属污染严重的现状，化学修复是目前土壤重金属污染修复和治理的主流方法。化学钝化修复是向土壤中添加钝化剂，通过钝化剂与重金属发生化学反应，降低重金属有效态的含量，从而降低重金属的生物有效性和可迁移性，降低其生物毒性，从而达到修复的目的。化学钝化修复也是目前对镉污染土壤治理的主要方法，而钝化剂的选择是修复的核心。
可用作化学钝化剂的材料可分为有机类和无机类。有机类的包括壳聚糖、活性污泥、禽畜粪便和农业废料等，无机类钝化剂包括各种(粘土)矿物和工业炉渣等。上述钝化剂虽然都能一定程度上起到固定重金属的效果，但也都存在一些缺点，如价格昂贵且制备复杂(壳聚糖)、本身含有重金属等有害物质(活性污泥、禽畜粪便、工业炉渣)、运输费用高(农业废料)、原始材料固定效果差(粘土矿物)及适用范围窄等。因此，提出一种来源广、效果好的土壤重金属钝化剂及其对土壤镉的钝化方法，以克服现有技术的不足，是本技术领域中一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种来源广、价格低廉、效果好、稳定持续时间长、对重金属有强钝化效果的建筑垃圾基钝化剂对土壤重金属镉的钝化方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。
一种建筑垃圾基钝化剂对土壤重金属镉的钝化方法，所述钝化方法包括向重金属镉污染的土壤中加入建筑垃圾基钝化剂，实现对土壤中重金属镉的钝化；
所述建筑垃圾基钝化剂主要由以下方法制备得到：
(1)基材的预处理：将建筑垃圾和钾长石磨碎并过筛，建筑垃圾为红砖渣和/或水泥渣，得到建筑垃圾灰和钾长石灰；
(2)配料：将建筑垃圾灰和钾长石灰进行配料并混合，建筑垃圾灰即为红砖灰和/或水泥灰，得到混合物料；
(3)烧制：将混合物料升温至400℃～1000℃进行煅烧，经冷却后，磨碎并过筛，得到建筑垃圾基钝化剂。
上述的建筑垃圾基钝化剂对土壤重金属镉的钝化方法中，优选的，所述土壤中镉的浓度为0.3mg/kg～2mg/kg，所述建筑垃圾基钝化剂加入土壤的添加量为0.5％～10％。
上述的建筑垃圾基钝化剂对土壤重金属镉的钝化方法中，优选的，加入建筑垃圾基钝化剂后，保持土壤的含水率为40％至完全淹水状态。
上述的建筑垃圾基钝化剂对土壤重金属镉的钝化方法中，优选的，加入建筑垃圾基钝化剂后，钝化时间不少于5天。
上述的建筑垃圾基钝化剂对土壤重金属镉的钝化方法中，优选的，所述步骤(2)中，红砖灰、水泥灰和钾长石灰的质量配比为0～1∶0～1∶1～2，其中，红砖灰和水泥灰不能同时取0。
上述的建筑垃圾基钝化剂对土壤重金属镉的钝化方法中，优选的，所述步骤(3)中，所述煅烧的时间为20min～40min。
上述的建筑垃圾基钝化剂对土壤重金属镉的钝化方法中，优选的，所述步骤(1)中，所述过筛为过80目～100目筛。
上述的建筑垃圾基钝化剂对土壤重金属镉的钝化方法中，优选的，所述步骤(3)中，所述过筛为过80目～100目筛。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明采用建筑垃圾基钝化剂钝化土壤中的重金属镉，具有钝化效果好，稳定性强，处理工艺简单且易于操作，处理条件温和等优点。本发明所采用的钝化剂主要化学成分为钙、镁、硅、钾、铁、磷等盐及氧化物，这些成分本是土壤中的主要成分，因此，具有相容性好，不存在外源添加破坏土壤理化性状及结构的缺点，此外，上述成分还可提供多种养分。
本发明采用的钝化剂以建筑垃圾中的红砖渣、水泥渣作为原料，不仅可以减轻其对生态环境的破坏，节省处理处置成本，还可以应用于钝化土壤中的重金属，还含有多种养分，如红砖渣可提供硅、钙、镁、铝、铁等，水泥渣可提供硅、钙、镁、铝、铁、钾、钠等，肥效长、有效成分不挥发，不易流失，可缓慢长效供给作物吸收，实现了废物资源化利用，同时达到以“废治废”的目的，具有很好的环境效益和经济效益。
本发明采用的钝化剂在制备时，仅需将任意建筑拆除后产生的红砖渣、水泥渣收集，磨碎，添加钾长石，烧制获得，原料来源广泛，煅烧温度低，煅烧时间短，节约了能源，制备方法简单易行，应用方便，易于推广，产品价格低廉，易于被接受并大量使用，具有显著的环境效益及广阔的市场前景。
具体实施方式
以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。
实施例1：
一种本发明的建筑垃圾基钝化剂对土壤重金属镉的钝化方法，包括以下步骤：往塑料杯中加入80g含镉污染土壤，加入8g建筑垃圾基钝化剂，添加比为10％，混匀，再往杯中加入一定量水，使杯中的土壤为淹水状态，淹水深度为10mm，静止1h后取土壤，随后在钝化的第5、10、16天分别取土壤。将土壤风干、研磨，过100目筛，采用Tessier五步提取法提取重金属镉，测定其各形态镉的含量。每次取样后，立即进入后续的分析测定程序。
本实施例中建筑垃圾基钝化剂由以下方法制得：
(1)基材的预处理：将红砖渣、水泥渣和钾长石自然风干，用球磨机磨碎，过100目筛，得到红砖灰、水泥灰和钾长石灰；钾长石购自河北省石家庄灵寿县燕西矿区；
(2)配料：将步骤(1)中红砖灰、水泥灰和钾长石按1∶1∶2的比例进行配料，混合，得到混合物料；
(3)烧制：将混合物料置于马弗炉中以10℃/min的速度升温至900℃进行高温煅烧30分钟，将煅烧后的物料自然冷却，磨碎，过100目筛，即得到建筑垃圾基钝化剂。
本实施例中，按钝化不同时间取样，采用Tessier五步提取法提取重金属镉，测定其各形态镉的含量，其中有效态的含量变化如表1所示。
表1建筑垃圾基钝化剂在不同钝化时间的钝化效果
由表1可知，随着钝化时间的延长，空白组(未添加钝化剂)土壤中有效态镉含量无显著变化，而添加本发明钝化剂的实验组土壤中有效态镉含量显著降低，说明本发明钝化剂能有效实现对土壤中镉的钝化，降低有效态镉含量，降低镉的生物有效性和毒性。
实施例2：
一种本发明的建筑垃圾基钝化剂对土壤重金属镉的钝化方法，包括以下步骤：取4个塑料杯烧杯，各加入80g含镉污染土壤，其中1个为对照，往另外三个烧杯中分别加入0.8g(1％)三种不同的建筑垃圾基钝化剂。三种钝化剂原料分别为：红砖灰∶钾长石＝1∶2，水泥灰∶钾长石＝1∶2，红砖灰∶水泥灰∶钾长石＝1∶1∶2。将含镉土壤与钝化剂混匀，再往杯中加入一定量水，使烧杯中的土壤为淹水状态，淹水深度为10mm，静止1h后取土壤，随后在钝化的第10、30、40、60天分别取土壤。将土壤风干、研磨，过100目筛，采用Tessier五步提取法提取重金属镉，测定其各形态镉的含量。每次取样后，立即进入后续的分析测定程序。
本实施例中各建筑垃圾基钝化剂由以下方法制得：
(1)基材的预处理：将红砖渣、水泥渣和钾长石自然风干，用球磨机磨碎，过100目筛，得到红砖灰、水泥灰和钾长石灰；钾长石购自河北省石家庄灵寿县燕西矿区；
(2)配料：将步骤(1)中红砖灰、水泥灰和钾长石灰分别按1∶1∶2，1∶0∶2，0∶1∶2的比例进行配料，混合，得到三种不同配比的混合物料；
(3)烧制：将上述三种混合物料分别置于马弗炉中，以10℃/min的速度升温至900℃进行高温煅烧，每种混合物料的煅烧时间都为30分钟，将煅烧后的三种物料自然冷却，磨碎，过100目筛，即得本发明三种不同配比的建筑垃圾基钝化剂。
本实施例中，按钝化不同时间取样，采用Tessier五步提取法提取重金属镉，测定其各形态镉的含量，土壤中有效态镉含量变化如表2所示，红砖灰、水泥灰和钾长石灰分别简写为红、水、钾。
表2不同配比建筑垃圾基钝化剂在不同钝化时间的钝化效果
由表2可知，空白组土壤有效态镉含量几乎不变，在红砖渣和钾长石、水泥渣和钾长石、红砖渣、水泥渣和钾长石分别作为钝化剂原材料时，添加钝化剂的土壤中的有效态镉含量均显著降低，由此可见，本发明的建筑垃圾基钝化剂能显著降低土壤中有效态镉含量。
由以上实施例可知，本发明的钝化方法采用建筑垃圾基钝化剂能够有效固定土壤中重金属镉，降低其生物有效性，同时添加的土壤钝化剂可以改善土壤环境，提高土壤肥力，本发明的钝化方法能够更好地满足当前我国重金属污染土壤修复对稳定性强、无二次污染、效果持久稳定的迫切需求。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，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示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和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，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种建筑垃圾基钝化剂对土壤重金属镉的钝化方法，其特征在于，所述钝化方法包括向重金属镉污染的土壤中加入建筑垃圾基钝化剂，实现对土壤中重金属镉的钝化；
所述建筑垃圾基钝化剂主要由以下方法制备得到：
(1)基材的预处理：将建筑垃圾和钾长石磨碎并过筛，建筑垃圾为红砖渣和/或水泥渣，得到建筑垃圾灰和钾长石灰；
(2)配料：将建筑垃圾灰和钾长石灰进行配料并混合，建筑垃圾灰即为红砖灰和/或水泥灰，得到混合物料；
(3)烧制：将混合物料升温至400℃～1000℃进行煅烧，经冷却后，磨碎并过筛，得到建筑垃圾基钝化剂。
2.根据权利要求1所述的建筑垃圾基钝化剂对土壤重金属镉的钝化方法，其特征在于，所述土壤中镉的浓度为0.3mg/kg～2mg/kg，所述建筑垃圾基钝化剂加入土壤的添加量为0.5％～10％。
3.根据权利要求1所述的建筑垃圾基钝化剂对土壤重金属镉的钝化方法，其特征在于，加入建筑垃圾基钝化剂后，保持土壤的含水率为40％至完全淹水状态。
4.根据权利要求1所述的建筑垃圾基钝化剂对土壤重金属镉的钝化方法，其特征在于，加入建筑垃圾基钝化剂后，钝化时间不少于5天。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的建筑垃圾基钝化剂对土壤重金属镉的钝化方法，其特征在于，所述步骤(2)中，红砖灰、水泥灰和钾长石灰的质量配比为0～1∶0～1∶1～2，其中，红砖灰和水泥灰不能同时取0。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的建筑垃圾基钝化剂对土壤重金属镉的钝化方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述煅烧的时间为20min～40min。
7.根据权利要求1～4中任一项所述的建筑垃圾基钝化剂对土壤重金属镉的钝化方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述过筛为过80目～100目筛。
8.根据权利要求1～4中任一项所述的建筑垃圾基钝化剂对土壤重金属镉的钝化方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述过筛为过80目～100目筛。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20181016

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