CN109926435A - 一种重金属镉污染的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于重金属污染治理技术领域，公开了一种重金属镉污染的处理方法，包括以下步骤：步骤S1，将含镉矿渣进行破碎处理，得到含镉矿渣粉末；步骤S2，向含镉矿渣粉末中加入石灰混合均匀，得到含镉矿渣混合物；步骤S3，向含镉矿渣混合物中加入碱性钙质激活剂、固化剂、酸性物质、微生物复合菌剂和水，混合后得到固化混合物，固化混合物经过固化成型后得到固化产物。本发明可以使矿渣中的镉离子充分沉淀，使镉离子转化为稳定的化合状态，并将稳定状态的镉化合物进行包裹固化，达到较好的固化稳定化效果，并且镉离子不易溶出，不易迁移，降低了镉对环境和生态系统的危害。
Description
技术领域
本发明属于重金属污染治理技术领域，具体涉及一种重金属镉污染的处理方法。
背景技术
矿渣是在高炉炼铁过程中的副产品，矿渣含有较多重金属，重金属污染具有污染范围广、持续时间长、污染隐蔽性、无法被生物降解，并可能通过食物链不断在生物体内富集，最终在人体内蓄积而危害健康的特点，因此重金属污染日益引起人们的关注。当环境受到重金属镉污染后，镉可能会在生物体内富集，镉与生物体内的含羟基、氨基、巯基的蛋白质分子结合，能使许多酶系统受到抑制，从而影响肝、肾器官中酶系统的正常功能。
对于重金属镉的污染，通常采用固化稳定化技术进行处理。固化稳定化技术，即通过添加化学药剂(稳定剂、螯合剂等)或天然矿物，化学药剂与土壤或废弃物中的重金属离子发生反应，使其中易溶出、易迁移的重金属离子转化成为不易溶解、迁移能力低或毒性更低的形式，以此降低污染物对环境和生态系统的危害。
传统的固化稳定化药剂主要以水泥为主体，采用石灰进行pH调节使重金属生成难溶的氢氧化物实现重金属稳定化。然而，重金属氢氧化物的稳定性较差，并且它们都有一个极窄的最佳pH值区间，通常落在9-11之间，它们的稳定性对pH变化相当敏感，通常一个pH值单位的变化(不论往酸性还是碱性变动)就会导致≥1个数量级的溶解度增加。因此，仅仅通过调节PH值来沉淀重金属不易于重金属的长期固化稳定，而且易于反弹。为达到较好的固化稳定化效果，通常需要加入一些其它价格相对较高的材料。目前有一些固化稳定剂在去重金属的固化上采用了螯合的反应机理，但是螯合技术存在着无法长期保证重金属安定性的问题。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种重金属镉污染的处理方法，能够使镉离子沉淀固化，达到较好的固化稳定化效果，并且镉离子不易溶出，不易迁移，降低了镉对环境和生态系统的危害。
本发明所采用的技术方案为：一种重金属镉污染的处理方法，包括以下步骤：
步骤S1，将含镉矿渣进行破碎处理，得到含镉矿渣粉末；
步骤S2，向含镉矿渣粉末中加入石灰混合均匀，得到含镉矿渣混合物；
步骤S3，向含镉矿渣混合物中加入碱性钙质激活剂、固化剂、酸性物质、微生物复合菌剂和水，混合后得到固化混合物，固化混合物经过固化成型后得到固化产物。
作为优选方式，在步骤S2中，所述含镉矿渣粉末与石灰的重量比为10：1～2。
作为优选方式，在步骤S3中，所述含镉矿渣混合物、碱性钙质激活剂、固化剂和微生物复合菌剂的重量比为30～60：10～15：10～40：1～10。
作为优选方式，在步骤S3中，所述碱性钙质激活剂为碳酸钙、氢氧化钙、氧化钙、硫酸钙、磷酸钙、硝酸钙和氯化钙中的至少一种。
作为优选方式，在步骤S3中，所述固化剂为硅酸盐、铝酸盐、硫铝酸盐、铁铝酸盐和氟石雷矿物中的至少一种。
作为优选方式，在步骤S3中，所述酸性物质为植酸、柠檬酸和硫酸中的至少一种。
作为优选方式，在步骤S3中，加入酸性物质调节固化混合物的pH值为9～10。
作为优选方式，在步骤S3中，所述微生物复合菌剂包括以下按照重量份计的组分：混合菌1～5份和载体2～15份。
作为优选方式，所述混合菌包括以下按照重量份计的组分：蜡状芽孢杆菌1～5份、枯草芽孢杆菌1～3份和希瓦氏菌1～3份。
作为优选方式，所述载体为活性炭或者硅藻土。
本发明的有益效果为：
本发明通过使用石灰、碱性钙质激活剂、酸性物质、微生物复合菌剂对矿渣中的镉离子进行充分沉淀，使镉离子转化为稳定的化合状态，再通过固化剂将稳定状态的镉化合物进行包裹固化，达到较好的固化稳定化效果，并且镉离子不易溶出，不易迁移，降低了镉对环境和生态系统的危害。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供了一种重金属镉污染的处理方法，包括以下步骤：
步骤S1，将含镉矿渣进行破碎处理，得到含镉矿渣粉末。具体地，所述含镉矿渣粉末的粒度为100目，便于矿渣中镉离子的溶出。
步骤S2，向含镉矿渣粉末中加入石灰混合均匀，得到含镉矿渣混合物。其中，含镉矿渣粉末与石灰的重量比为10：1。
步骤S3，向含镉矿渣混合物中加入碱性钙质激活剂、固化剂、酸性物质、微生物复合菌剂和水，混合后得到固化混合物，固化混合物经过固化成型后得到固化产物。其中，含镉矿渣混合物、碱性钙质激活剂、固化剂和微生物复合菌剂的重量比为30：10：10：1。
具体地，在步骤S3中，所述碱性钙质激活剂为硫酸钙，所述固化剂为硫酸铝和硅酸铝，所述酸性物质为植酸，加入酸性物质调节固化混合物的pH值为9，从而将溶液中的重金属离子沉淀，从而降低重金属离子的毒性。
在本实施方式中，所述微生物复合菌剂包括以下按照重量份计的组分：混合菌1份和载体2份。优选地，所述载体为硅藻土，所述混合菌包括以下按照重量份计的组分：蜡状芽孢杆菌1份、枯草芽孢杆菌1份和希瓦氏菌1份。蜡状芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和希瓦氏菌配置在磷酸缓冲溶液中形成混合菌，混合菌通过带电荷的细胞表面吸附重金属镉离子，将重金属离子富集在细胞表面或内部。在自然条件下，混合菌也可通过氧化-还原作用、甲基化作用和脱烃作用等产生硫离子，硫离子与重金属镉离子结合形成硫化镉沉淀，从而将重金属镉离子转化为无毒或低毒的化合物形式。
本发明通过使用石灰、碱性钙质激活剂、酸性物质、微生物复合菌剂对矿渣中的镉离子进行充分沉淀，使镉离子转化为稳定的化合状态，再通过固化剂将稳定状态的镉化合物进行包裹固化，达到较好的固化稳定化效果，并且镉离子不易溶出，不易迁移，降低了镉对环境和生态系统的危害。通过本发明对含镉矿渣进行处理后可以形成无害化的矿渣，无害化的矿渣可以做路基材料进行循环使用，既可解决筑路材料的来源问题，又可解决工矿企业废物排放的问题，对环境保护有很大的现实意义。
实施例2
本实施例提供了一种重金属镉污染的处理方法，包括以下步骤：
步骤S1，将含镉矿渣进行破碎处理，得到含镉矿渣粉末。具体地，所述含镉矿渣粉末的粒度为80目，便于矿渣中镉离子的溶出。
步骤S2，向含镉矿渣粉末中加入石灰混合均匀，得到含镉矿渣混合物。其中，含镉矿渣粉末与石灰的重量比为10：2。
步骤S3，向含镉矿渣混合物中加入碱性钙质激活剂、固化剂、酸性物质、微生物复合菌剂和水，混合后得到固化混合物，固化混合物经过固化成型后得到固化产物。其中，含镉矿渣混合物、碱性钙质激活剂、固化剂和微生物复合菌剂的重量比为60：15：40：10。
具体地，在步骤S3中，所述碱性钙质激活剂为碳酸钙，所述固化剂为硫酸铝和硅酸铝，所述酸性物质为柠檬酸，加入酸性物质调节固化混合物的pH值为10，将溶液中的重金属离子沉淀，从而降低重金属离子的毒性。
在本实施方式中，所述微生物复合菌剂包括以下按照重量份计的组分：混合菌5份和载体15份。优选地，所述载体为硅藻土，所述混合菌包括以下按照重量份计的组分：蜡状芽孢杆菌5份、枯草芽孢杆菌3份和希瓦氏菌3份。蜡状芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和希瓦氏菌配置在磷酸缓冲溶液中形成混合菌，混合菌通过带电荷的细胞表面吸附重金属镉离子，将重金属离子富集在细胞表面或内部。在自然条件下，混合菌也可通过氧化-还原作用、甲基化作用和脱烃作用等产生硫离子，硫离子与重金属镉离子结合形成硫化镉沉淀，从而将重金属镉离子转化为无毒或低毒的化合物形式。
本发明通过使用石灰、碱性钙质激活剂、酸性物质、微生物复合菌剂对矿渣中的镉离子进行充分沉淀，使镉离子转化为稳定的化合状态，再通过固化剂将稳定状态的镉化合物进行包裹固化，达到较好的固化稳定化效果，并且镉离子不易溶出，不易迁移，降低了镉对环境和生态系统的危害。
实施例3
本实施例提供了一种重金属镉污染的处理方法，包括以下步骤：
步骤S1，将含镉矿渣进行破碎处理，得到含镉矿渣粉末。具体地，所述含镉矿渣粉末的粒度为60目，便于矿渣中镉离子的溶出。
步骤S2，向含镉矿渣粉末中加入石灰混合均匀，得到含镉矿渣混合物。其中，含镉矿渣粉末与石灰的重量比为10：1.5。
步骤S3，向含镉矿渣混合物中加入碱性钙质激活剂、固化剂、酸性物质、微生物复合菌剂和水，混合后得到固化混合物，固化混合物经过固化成型后得到固化产物。其中，含镉矿渣混合物、碱性钙质激活剂、固化剂和微生物复合菌剂的重量比为45：12：25：5。
具体地，在步骤S3中，所述碱性钙质激活剂为硫酸钙，所述固化剂为硫酸铝和硅酸铝，所述酸性物质为植酸，加入酸性物质调节固化混合物的pH值为10，从而将溶液中的重金属离子沉淀，从而降低重金属离子的毒性。
在本实施方式中，所述微生物复合菌剂包括以下按照重量份计的组分：混合菌3份和载体8份。优选地，所述载体为活性炭，所述混合菌包括以下按照重量份计的组分：蜡状芽孢杆菌3份、枯草芽孢杆菌2份和希瓦氏菌2份。蜡状芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和希瓦氏菌配置在磷酸缓冲溶液中形成混合菌，混合菌通过带电荷的细胞表面吸附重金属镉离子，将重金属离子富集在细胞表面或内部。在自然条件下，混合菌也可通过氧化-还原作用、甲基化作用和脱烃作用等产生硫离子，硫离子与重金属镉离子结合形成硫化镉沉淀，从而将重金属镉离子转化为无毒或低毒的化合物形式。
本发明通过使用石灰、碱性钙质激活剂、酸性物质、微生物复合菌剂对矿渣中的镉离子进行充分沉淀，使镉离子转化为稳定的化合状态，再通过固化剂将稳定状态的镉化合物进行包裹固化，达到较好的固化稳定化效果，并且镉离子不易溶出，不易迁移，降低了镉对环境和生态系统的危害。
实施例4
本实施例提供了一种重金属镉污染的处理方法，包括以下步骤：
步骤S1，将含镉矿渣进行破碎处理，得到含镉矿渣粉末。具体地，所述含镉矿渣粉末的粒度为100目，便于矿渣中镉离子的溶出。
步骤S2，向含镉矿渣粉末中加入石灰混合均匀，得到含镉矿渣混合物。其中，含镉矿渣粉末与石灰的重量比为10：1.5。
步骤S3，向含镉矿渣混合物中加入碱性钙质激活剂、固化剂、酸性物质、微生物复合菌剂和水，混合后得到固化混合物，固化混合物经过固化成型后得到固化产物。其中，含镉矿渣混合物、碱性钙质激活剂、固化剂和微生物复合菌剂的重量比为40：10：10：2。
具体地，在步骤S3中，所述碱性钙质激活剂为硫酸钙，所述固化剂为硫酸铝和硅酸铝，所述酸性物质为植酸，加入酸性物质调节固化混合物的pH值为9，从而将溶液中的重金属离子沉淀，从而降低重金属离子的毒性。
在本实施方式中，所述微生物复合菌剂包括以下按照重量份计的组分：混合菌2份和载体10份。优选地，所述载体为硅藻土，所述混合菌包括以下按照重量份计的组分：蜡状芽孢杆菌5份、枯草芽孢杆菌2份和希瓦氏菌2份。蜡状芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和希瓦氏菌配置在磷酸缓冲溶液中形成混合菌，混合菌通过带电荷的细胞表面吸附重金属镉离子，将重金属离子富集在细胞表面或内部。在自然条件下，混合菌也可通过氧化-还原作用、甲基化作用和脱烃作用等产生硫离子，硫离子与重金属镉离子结合形成硫化镉沉淀，从而将重金属镉离子转化为无毒或低毒的化合物形式。
本发明通过使用石灰、碱性钙质激活剂、酸性物质、微生物复合菌剂对矿渣中的镉离子进行充分沉淀，使镉离子转化为稳定的化合状态，再通过固化剂将稳定状态的镉化合物进行包裹固化，达到较好的固化稳定化效果，并且镉离子不易溶出，不易迁移，降低了镉对环境和生态系统的危害。
实施例5
本实施例提供了一种重金属镉污染的处理方法，包括以下步骤：
步骤S1，将含镉矿渣进行破碎处理，得到含镉矿渣粉末。具体地，所述含镉矿渣粉末的粒度为120目，便于矿渣中镉离子的溶出。
步骤S2，向含镉矿渣粉末中加入石灰混合均匀，得到含镉矿渣混合物。其中，含镉矿渣粉末与石灰的重量比为10：1。
步骤S3，向含镉矿渣混合物中加入碱性钙质激活剂、固化剂、酸性物质、微生物复合菌剂和水，混合后得到固化混合物，固化混合物经过固化成型后得到固化产物。其中，含镉矿渣混合物、碱性钙质激活剂、固化剂和微生物复合菌剂的重量比为50：12：30：8。
具体地，在步骤S3中，所述碱性钙质激活剂为硫酸钙，所述固化剂为硫酸铝和硅酸铝，所述酸性物质为植酸，加入酸性物质调节固化混合物的pH值为9.5，从而将溶液中的重金属离子沉淀，从而降低重金属离子的毒性。
在本实施方式中，所述微生物复合菌剂包括以下按照重量份计的组分：混合菌5份和载体12份。优选地，所述载体为活性炭，所述混合菌包括以下按照重量份计的组分：蜡状芽孢杆菌2份、枯草芽孢杆菌2份和希瓦氏菌2份。蜡状芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和希瓦氏菌配置在磷酸缓冲溶液中形成混合菌，混合菌通过带电荷的细胞表面吸附重金属镉离子，将重金属离子富集在细胞表面或内部。在自然条件下，混合菌也可通过氧化-还原作用、甲基化作用和脱烃作用等产生硫离子，硫离子与重金属镉离子结合形成硫化镉沉淀，从而将重金属镉离子转化为无毒或低毒的化合物形式。
本发明通过使用石灰、碱性钙质激活剂、酸性物质、微生物复合菌剂对矿渣中的镉离子进行充分沉淀，使镉离子转化为稳定的化合状态，再通过固化剂将稳定状态的镉化合物进行包裹固化，达到较好的固化稳定化效果，并且镉离子不易溶出，不易迁移，降低了镉对环境和生态系统的危害。
实施例6
本实施例提供了一种重金属镉污染的处理方法，包括以下步骤：
步骤S1，将含镉矿渣进行破碎处理，得到含镉矿渣粉末。具体地，所述含镉矿渣粉末的粒度为100目，便于矿渣中镉离子的溶出。
步骤S2，向含镉矿渣粉末中加入石灰混合均匀，得到含镉矿渣混合物。其中，含镉矿渣粉末与石灰的重量比为10：2。
步骤S3，向含镉矿渣混合物中加入碱性钙质激活剂、固化剂、酸性物质、微生物复合菌剂和水，混合后得到固化混合物，固化混合物经过固化成型后得到固化产物。其中，含镉矿渣混合物、碱性钙质激活剂、固化剂和微生物复合菌剂的重量比为60：10：10：5。
具体地，在步骤S3中，所述碱性钙质激活剂为硫酸钙，所述固化剂为硫酸铝和硅酸铝，所述酸性物质为植酸，加入酸性物质调节固化混合物的pH值为9，从而将溶液中的重金属离子沉淀，从而降低重金属离子的毒性。
在本实施方式中，所述微生物复合菌剂包括以下按照重量份计的组分：混合菌5份和载体15份。优选地，所述载体为硅藻土，所述混合菌包括以下按照重量份计的组分：蜡状芽孢杆菌4份、枯草芽孢杆菌2份和希瓦氏菌2份。蜡状芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和希瓦氏菌配置在磷酸缓冲溶液中形成混合菌，混合菌通过带电荷的细胞表面吸附重金属镉离子，将重金属离子富集在细胞表面或内部。在自然条件下，混合菌也可通过氧化-还原作用、甲基化作用和脱烃作用等产生硫离子，硫离子与重金属镉离子结合形成硫化镉沉淀，从而将重金属镉离子转化为无毒或低毒的化合物形式。
本发明通过使用石灰、碱性钙质激活剂、酸性物质、微生物复合菌剂对矿渣中的镉离子进行充分沉淀，使镉离子转化为稳定的化合状态，再通过固化剂将稳定状态的镉化合物进行包裹固化，达到较好的固化稳定化效果，并且镉离子不易溶出，不易迁移，降低了镉对环境和生态系统的危害。
通过本发明对含镉矿渣进行处理后可以形成无害化的矿渣，无害化的矿渣可以做路基材料进行循环使用，既可解决筑路材料的来源问题，又可解决工矿企业废物排放的问题，对环境保护有很大的现实意义。
本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。
Claims (10)
1.一种重金属镉污染的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，将含镉矿渣进行破碎处理，得到含镉矿渣粉末；
步骤S2，向含镉矿渣粉末中加入石灰混合均匀，得到含镉矿渣混合物；
步骤S3，向含镉矿渣混合物中加入碱性钙质激活剂、固化剂、酸性物质、微生物复合菌剂和水，混合后得到固化混合物，固化混合物经过固化成型后得到固化产物。
2.根据权利要求1所述的重金属镉污染的处理方法，其特征在于，在步骤S2中，所述含镉矿渣粉末与石灰的重量比为10：1～2。
3.根据权利要求1所述的重金属镉污染的处理方法，其特征在于，在步骤S3中，所述含镉矿渣混合物、碱性钙质激活剂、固化剂和微生物复合菌剂的重量比为30～60：10～15：10～40：1～10。
4.根据权利要求1所述的重金属镉污染的处理方法，其特征在于，在步骤S3中，所述碱性钙质激活剂为碳酸钙、氢氧化钙、氧化钙、硫酸钙、磷酸钙、硝酸钙和氯化钙中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的重金属镉污染的处理方法，其特征在于，在步骤S3中，所述固化剂为硅酸盐、铝酸盐、硫铝酸盐、铁铝酸盐和氟石雷矿物中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的重金属镉污染的处理方法，其特征在于，在步骤S3中，所述酸性物质为植酸、柠檬酸和硫酸中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的重金属镉污染的处理方法，其特征在于，在步骤S3中，加入酸性物质调节固化混合物的pH值为9～10。
8.根据权利要求1所述的重金属镉污染的处理方法，其特征在于，在步骤S3中，所述微生物复合菌剂包括以下按照重量份计的组分：混合菌1～5份和载体2～15份。
9.根据权利要求8所述的重金属镉污染的处理方法，其特征在于，所述混合菌包括以下按照重量份计的组分：蜡状芽孢杆菌1～5份、枯草芽孢杆菌1～3份和希瓦氏菌1～3份。
10.根据权利要求8所述的重金属镉污染的处理方法，其特征在于，所述载体为活性炭或者硅藻土。
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