CN109013688A - 一种重金属污染土壤修复剂及修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重金属污染土壤修复剂及修复方法，涉及土壤修复领域。所述重金属污染土壤修复剂由以下重量份数的原料制成：含硫化合物5‑10份，亚铁盐25‑30份，钠盐20‑25份，磷酸盐3‑5份，吸附剂20‑30份，pH缓冲剂5‑10份，缓释碳源1‑5份。本发明还提供了一种重金属污染土壤修复方法。本发明通过采用复合的有机‑无机混合体系原料作为修复剂，取得了无可比拟的修复效果，其不仅能够大大缩短修复时间，且土壤被成功修复后，由于修复剂中含有硅、钙、铝、铁、磷、氧等造土元素又有缓释碳源，因此为微生物提供良好生存环境的同时极大改善了土质。

Description

一种重金属污染土壤修复剂及修复方法

技术领域

本发明涉及土壤修复领域，特别是涉及一种重金属污染土壤修复剂及修复方法。

背景技术

土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一，也是人类生态环境的重要组成部分。但是随着工业、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的增加，土壤重金属污染日益严重。因此，为保护自然资源，维护良好的生态环境，将重金属污染的土壤修复成为刻不容缓的事情。

目前，将重金属污染土壤修复，按照技术类别可以分为固化-稳定化技术、生物修复技术、生态修复技术、土壤淋洗技术、土壤混合技术(稀释技术)、电动力学修复技术、联合修复等。其中，固化-稳定化技术是将污染物在污染介质中固定，使其处于长期稳定状态，是较普遍应用于土壤重金属污染的快速控制修复方法，对同时处理多种重金属复合污染土壤具有明显的优势。因此，该技术已成为目前重金属污染土壤修复的主导技术。

但是，目前采用的固化-稳定化技术存在去除重金属种类较为单一、修复时间较长、固化稳定效果不强、影响土质等问题。

发明内容

本发明第一方面的一个目的在于提供一种修复周期短且修复效果好的重金属污染土壤修复剂。

本发明第一方面的另一个目的在于提供一种土壤修复后稳定时间长的重金属污染土壤修复剂。

本发明第二方面的一个目的在于提供一种修复周期短且修复效果好的重金属污染土壤修复方法。

根据本发明的第一方面，本发明提供了一种重金属污染土壤修复剂，所述修复剂由以下重量份数的原料制成：含硫化合物5-10份，亚铁盐25-30份，钠盐20-25份，磷酸盐3-5份，吸附剂20-30份，pH缓冲剂5-10份，缓释碳源1-5份。

进一步地，所述含硫化合物为以二氧化硅为骨架的含氢硫基杂化材料、铁的硫化物、连二亚硫酸盐、多硫化物中的一种或几种；且

所述亚铁盐为氯化亚铁、硫酸亚铁中的一种或两种。

进一步地，所述钠盐为硫化钠、硫代硫酸钠、亚硫酸氢钠、过硫酸钠、偏硅酸钠中的一种或几种；且

所述磷酸盐为磷酸氢二钾、磷酸二氢钙、磷酸氢钙、过磷酸钙中的一种或几种。

进一步地，所述吸附剂为海泡石、针铁矿、沸石中的其中一种或几种；且

所述缓释碳源为玉米芯和少量葡萄糖加上树叶、锯末、稻壳、陈米、玉米淀粉、硅藻土中的一种或几种。

进一步地，所述pH缓冲剂为麦饭石、膨润土、弗雷德盐中的一种或几种。

根据本发明的第二方面，本发明提供了一种重金属污染土壤修复方法，其采用上述所述的修复剂进行土壤修复。

进一步地，包括如下步骤：

将重金属污染土壤破碎，研磨过筛，使土壤颗粒介于20目至60目之间；

向研磨后的土壤中加入水，使土壤中水含量处于20～30％区间；

调节土壤pH值至7～10之间；

将固相原料研磨过筛，按重量比例配制成修复剂并加入土壤中，与土壤充分混合、搅拌后，静置一段时间。

进一步地，在调节土壤pH值至7～10之间的步骤中，

若土壤处于酸性条件(pH＜7)时，加入粉煤灰、草木灰、消石灰中的一种或几种；

若土壤处于强碱性条件(pH＞10)时，加入柠檬酸、硫酸铝、硫酸亚铁中的一种或几种。

进一步地，在将固相原料进行研磨过筛时，首先将固相原料研磨，然后将研磨后的固相原料放入不小于100目的标准筛中对其进行筛选；且

在修复剂与土壤充分混合搅拌过程中，加热修复剂和土壤的混合物。

本发明的有益效果：

(1)含硫化合物在碱性条件下具有很强的还原性并且可以与重金属反应生成沉淀；同时含硫化合物还具有保护亚铁盐还原污染重金属的能力，减小Ca²⁺等金属离子对亚铁离子还原性能的影响；

(2)亚铁盐可以将重金属从可溶的高价态转化成活性低的低价不溶态，达到稳定土壤的目的；

(3)偏硅酸钠具有较强的离子交换作用，可以沉淀重金属；

(4)磷酸盐是常用的无机土壤改良剂，既可以与土壤中的重金属形成磷酸盐结合态沉淀，同时可作为磷肥，改善土壤内部环境；

(5)吸附剂具有吸附和沉淀重金属的双重作用，吸附剂具有多层立体结构，有较大的比表面积，对土壤中的重金属有很好吸附性，能将土壤中的可溶性重金属元素吸附在吸附剂的表面或进入层间结构，同时吸附剂自身溶解产生的阴离子也可以与重金属结合形成共沉淀；

(6)pH缓冲剂可以调节和保持土壤pH值处于一个稳定区间，能够长久保证固化修复的效果；

(7)缓释碳源是一种有机组分，富含纤维素和半纤维素的植物纤维，可以提供一个良好的微生物生存环境，改善土质的同时也有利于反应体系的长效机制；

因此，本发明的重金属污染土壤修复剂及修复方法，通过采用复合的有机-无机混合体系原料作为修复剂，取得了无可比拟的修复效果，其不仅能够大大缩短修复时间，且土壤被成功修复后，由于修复剂中含有硅、钙、铝、铁、磷、氧等造土元素又有缓释碳源，因此为微生物提供良好生存环境的同时极大改善了土质。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的重金属污染土壤修复方法的流程示意图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的重金属污染土壤修复方法的流程示意图，如图1所示，所述重金属污染土壤修复方法，其一般性的可以包括如下步骤：

S100，将重金属污染土壤破碎，研磨过筛，使土壤颗粒介于20目至60目之间；

S200，向研磨后的土壤中加入水，使土壤中水含量处于20～30％区间；

S300，调节土壤pH值至7～10之间；

S400，将固相原料研磨过筛，按重量比例配制成修复剂并加入土壤中，与土壤充分混合、搅拌后，静置一段时间。

下面结合具体实施例，对本发明做进一步说明。

实施例1

1、将pH值为8的重金属污染土壤挖掘运输至土壤修复专用场地；

2、将重金属污染土壤破碎，研磨使土壤颗粒过40目筛孔；

3、按照土/水质量比4：1向研磨后的土壤中加入水；

4、将以SiO2为骨架的含巯基杂化材料、麦饭石、海泡石、玉米芯和树叶研磨至120目，过滤，然后按照重量百分比混合下列物质：杂化材料5％、氯化亚铁25％、硫化钠20％、磷酸氢二钾5％、麦饭石30％、海泡石10％、玉米芯4％、葡萄糖0.5％、树叶0.5％；

5、按照土壤质量6％比例加入修复药剂，搅拌混合均匀，存放在堆放地；

6、半个月后铬、镉有效态去除率达到90％以上，其他重金属有效态量也有不同程度的减少。经过3个月后，土壤实现重金属全面修复，达到中国《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)二级标准的要求。

实施例2

1、将pH值为10的重金属污染土壤挖掘运输至土壤修复专用场地；

2、将重金属污染土壤破碎，研磨使土壤颗粒过30目筛孔；

3、按照土/水质量比5：1向研磨后的土壤中加入水；

4、将以沸石、玉米芯研磨至100目，过滤，然后按照重量百分比混合下列物质:多硫化物8％、硫酸亚铁27％、硫代硫酸钠23％、过磷酸钙3％、膨润土25％、沸石10％、玉米芯2％、葡萄糖1％、玉米淀粉1％；

5、按照土壤质量5％比例加入修复药剂，搅拌混合均匀，存放在堆放地；

6、半个月后铬、镉有效态去除率达到95％以上，其他重金属有效态量也有不同程度的减少。经过2个月后，土壤实现重金属全面修复，达到中国《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)二级标准的要求。

实施例3

1、将pH值为5的重金属污染土壤挖掘运输至土壤修复专用场地；

2、将重金属污染土壤破碎，研磨使土壤颗粒过50目筛孔；

3、按照土/水质量比4：1向研磨后的土壤中加入水；

4、加入草木灰，调节土壤pH值至8左右；

5、将以麦饭石、海泡石、玉米芯、陈米、锯末研磨至110目，过滤，然后按照重量百分比混合下列物质:连二亚硫酸钙5％、氯化亚铁25％、偏硅酸钠24％、磷酸二氢钙3％、麦饭石20％、膨润土10％、海泡石10％、玉米芯1.5％、葡萄糖0.3％、陈米0.8％、锯末0.4％；

6、按照土壤质量12％比例加入修复药剂，搅拌混合均匀，存放在堆放地；

7、半个月后铬、镉有效态去除率达到94％以上，其他重金属有效态量也有不同程度的减少。经过5个月后，土壤实现重金属全面修复，达到中国《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)二级标准的要求。

实施例4

1、将pH值为12的重金属污染土壤挖掘运输至土壤修复专用场地；

2、将重金属污染土壤破碎，研磨使土壤颗粒过40目筛孔；

3、按照土/水质量比5：1向研磨后的土壤中加入水；

4、加入硫酸铝和柠檬酸，调节土壤pH值至9左右；

5、将以硫铁矿、弗雷德盐、针铁矿、玉米芯研磨至130目，过滤，然后按照重量百分比混合下列物质:硫铁矿6％、氯化亚铁15％、硫酸亚铁15％、亚硫酸氢钠21％、磷酸氢钙4％、弗雷德盐30％、针铁矿8％、玉米芯0.5％、葡萄糖0.3％、硅藻土0.2％；

6、按照土壤质量9％比例加入修复药剂，搅拌混合均匀，存放在堆放地；

7、半个月后铬、镉有效态去除率达到93％以上，其他重金属有效态量也有不同程度的减少。经过4个月后，土壤实现重金属全面修复，达到中国《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)二级标准的要求。

实施案例5

1、将pH值为7的重金属污染土壤挖掘运输至土壤修复专用场地；

2、将重金属污染土壤破碎，研磨使土壤颗粒过20目筛孔；

3、按照土/水质量比4：1向研磨后的土壤中加入水；

5、将以海泡石、沸石、玉米芯、稻壳研磨至140目，过滤，然后按照重量百分比混合下列物质:连二亚硫酸钠6％、硫酸亚铁28％、亚硫酸钠24％、磷酸氢钙5％、膨润土25％、海泡石4％、沸石4％、玉米芯3.5％、葡萄糖0.3％、稻壳0.2％；

6、按照土壤质量15％比例加入修复药剂，搅拌混合均匀，存放在堆放地；

7、半个月后铬、镉有效态去除率达到92％以上，其他重金属有效态量也有不同程度的减少。经过3个月后，土壤实现重金属全面修复，达到中国《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)二级标准的要求。

实施案例6

1、将pH值为6的重金属污染土壤挖掘运输至土壤修复专用场地；

2、将重金属污染土壤破碎，研磨使土壤颗粒过30目筛孔；

3、按照土/水质量比5：1向研磨后的土壤中加入水；

4、加入消石灰，调节土壤pH值至8.5左右；

5、将以麦饭石、沸石、玉米芯、树叶研磨至120目，过滤，然后按照重量百分比混合下列物质:多硫化物4％、连二亚硫酸钾4％、硫酸亚铁26％、硫代硫酸钠21％、过磷酸钙4％、麦饭石23％、沸石15％、玉米芯1％、葡萄糖1％、玉米淀粉0.5％、树叶0.5％；

6、按照土壤质量11％比例加入修复药剂，搅拌混合均匀，存放在堆放地；

7、半个月后铬、镉有效态去除率达到90％以上，其他重金属有效态量也有不同程度的减少。经过4个月后，土壤实现重金属全面修复，达到中国《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)二级标准的要求。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (9)

1.一种重金属污染土壤修复剂，其特征在于，所述修复剂由以下重量份数的原料制成：含硫化合物5-10份，亚铁盐25-30份，钠盐20-25份，磷酸盐3-5份，吸附剂20-30份，pH缓冲剂5-10份，缓释碳源1-5份。

2.根据权利要求1所述的重金属污染土壤修复剂，其特征在于，所述含硫化合物为以二氧化硅为骨架的含氢硫基杂化材料、铁的硫化物、连二亚硫酸盐、多硫化物中的一种或几种；且

所述亚铁盐为氯化亚铁、硫酸亚铁中的一种或两种。

3.根据权利要求1所述的重金属污染土壤修复剂，其特征在于，所述钠盐为硫化钠、硫代硫酸钠、亚硫酸氢钠、过硫酸钠、偏硅酸钠中的一种或几种；且

所述磷酸盐为磷酸氢二钾、磷酸二氢钙、磷酸氢钙、过磷酸钙中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的重金属污染土壤修复剂，其特征在于，所述吸附剂为海泡石、针铁矿、沸石中的其中一种或几种；且

所述缓释碳源为玉米芯和少量葡萄糖加上树叶、锯末、稻壳、陈米、玉米淀粉、硅藻土中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的重金属污染土壤修复剂，其特征在于，所述pH缓冲剂为麦饭石、膨润土、弗雷德盐中的一种或几种。

6.一种重金属污染土壤修复方法，其特征在于，采用如权利要求1-5中任一项所述的修复剂进行土壤修复。

7.根据权利要求6所述的重金属污染土壤修复方法，其特征在于，包括如下步骤：

将重金属污染土壤破碎，研磨过筛，使土壤颗粒介于20目至60目之间；

向研磨后的土壤中加入水，使土壤中水含量处于20～30％区间；

调节土壤pH值至7～10之间；

将固相原料研磨过筛，按重量比例配制成修复剂并加入土壤中，与土壤充分混合、搅拌后，静置一段时间。

8.根据权利要求7所述的重金属污染土壤修复方法，其特征在于，在调节土壤pH值至7～10之间的步骤中，

若土壤处于酸性条件(pH＜7)时，加入粉煤灰、草木灰、消石灰中的一种或几种；

若土壤处于强碱性条件(pH＞10)时，加入柠檬酸、硫酸铝、硫酸亚铁中的一种或几种。

9.根据权利要求7或8所述的重金属污染土壤修复方法，其特征在于，在将固相原料进行研磨过筛时，首先将固相原料研磨，然后将研磨后的固相原料放入不小于100目的标准筛中对其进行筛选；且

在修复剂与土壤充分混合搅拌过程中，加热修复剂和土壤的混合物。