CN110918639A - 一种利用伴矿景天活化修复镉污染土壤的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用伴矿景天活化修复镉污染土壤的方法，包括将化学阻隔剂均匀施洒在镉污染土壤的表面；混合均匀化学阻隔剂和镉污染土壤；浇透水肥后，将培育的伴矿景天种植到镉污染土壤中；收集成熟后的伴矿景天，将伴矿景天高温焚烧，得到含有镉金属的飞灰和底渣。化学阻隔剂中与土壤中的镉离子发生氧化、吸附、聚合等化学反应，初步分离、沉淀土壤中的镉离子，进而初步降低土壤中镉离子含量。同时，伴矿景天通过活化提取、吸附并转移镉污染土壤中的镉离子的方式富集镉离子，由此，通过两种方式快速实现镉污染土壤的治理与修复。本发明提供的方法能够显著降低土壤中复合重金属等交换态的含量、处理和修复效率高，生态环保，没有二次污染。
Description
技术领域
本发明涉及重金属污染土壤技术领域，尤其涉及一种利用伴矿景天活化修复镉污染土壤的方法。
背景技术
土壤重金属污染是指由重金属或其化合物通过各种途径进入土壤而造成的土壤污染。被重金属污染的土壤中，重金属容易随生物体富集，甚至某些重金属元素在土壤中还可以转化为毒性更大的甲基化合物，通过食物链以有害浓度在人体内蓄积，危害人体健康。
目前，土壤重金属污染主要包括汞、镉、铅、铜、砷、锌等重金属。其中，镉广泛应用于电镀行业、化工业、电子业以及核工业等领域，且随着电镀行业等领域的发展，镉的用量增加，进而导致镉污染程度日益严重。长期食用镉污染的食品，会导致“痛痛病”，同时也会影响身体的其他器官。
目前，治理镉污染土壤的方法主要包括投放烧碱或石灰、生物修复等。其中，投放烧碱或石灰能够使得土壤呈现为弱碱性，进而镉离子以碳酸镉、氢氧化镉的形式形成细小颗粒沉淀，由此，将土壤中的镉离子去除。生物修复是指在镉污染的土壤上种植植物，进而减少土壤中镉的含量。然而，投放烧碱或石灰、生物修复的方法存在见效慢的缺点。
发明内容
本发明提供一种利用伴矿景天活化修复镉污染土壤的方法，以解决现有修复镉污染土壤方法见效慢的问题。
本发明提供一种利用伴矿景天活化修复镉污染土壤的方法，该方法包括：
S01：将化学阻隔剂均匀施洒在镉污染土壤的表面；其中，所述化学阻隔剂包括化学阻隔材料、化学钝化材料、化学强化材料以及植物生长调节材料。
将化学阻隔剂均匀施洒在镉污染土壤的表面，以便于充分混合化学阻隔剂和镉污染土壤。本申请中的化学阻隔剂为提前制备的试剂，主要用于与土壤中的镉离子发生化学反应，进而降低镉污染土壤中的镉含量。本申请中的化学阻隔剂包括化学阻隔材料、化学钝化材料、化学强化材料以及植物生长调节材料，其中，化学阻隔剂各组成成分的重量份数为化学阻隔材料30-50份、化学钝化材料25-45份、化学强化材料5-20份以及植物生长调节材料5-20份。较为优选地，化学阻隔剂各组成成分的重量份数为化学阻隔材料35-45份、化学钝化材料30-40份、化学强化材料10-15份以及植物生长调节材料10-15份。更为优选地，化学阻隔剂各组成成分的重量份数为化学阻隔材料45份、化学钝化材料35份、化学强化材料10份以及植物生长调节材料10份。
在本申请中，作为优选方案，化学阻隔材料为氧化钙、氢氧化钙、白云石粉、钾长石中的一种或多种。化学钝化材料为多羟基磷酸铁、多羟基磷氯化铁、聚合铁甲壳素、硅酸氯化铁中的一种或多种。化学强化材料为生物腐植酸、草酸、柠檬酸、海泡石、乙二胺四乙酸其中的一种或多种。植物生长调节材料为钙镁磷粉、氰氨化钙、动物骨粉、秸秆类有机肥、氨基酸螯合粉中的一种或多种。
基于上述制备化学阻隔剂的各组分，化学阻隔剂的制备方法包括：
S011：将化学阻隔材料、化学钝化材料、化学强化材料以及植物生长调节材料分别放入不同的材料仓内，通过皮带传送的方式将各材料分别传送至不同的研磨机处进行粉碎、研磨，得到60-100目的粉末；
S012：将研磨后的粉末以皮带传送的方式传送至皮带式配料秤处在自动化配料系统的控制下，按设定比例完成配比称重，并将配比称重后的各粉末输送至卧式螺带混合机处；
S013：卧式螺带混合机为双层螺带状，外层螺旋将四种化学药剂粉末从两侧向中央汇集，内层螺旋将四种化学药剂粉末从中央向两侧输送，形成对流混合，最终混合均匀，并将混合均匀后的材料通过提升机输送至包装机处进行包装，得到化学阻隔剂。
S02：通过旋耕的方式使所述化学阻隔剂和所述镉污染土壤混合均匀。
采用旋耕机以旋耕的方式使化学阻隔剂和镉污染土壤混合均匀，其中，镉污染土壤的破碎粒度为2-4mm，旋耕深度为20-25cm。化学阻隔剂和镉污染土壤混合均匀后，化学阻隔剂中的各种化学材料会与土壤中的镉离子发生氧化、吸附、聚合等化学反应，初步分离、沉淀出土壤中的镉离子，进而初步降低土壤中镉离子含量，为后续伴矿景天的植物修复提供较好的修复环境。
S03：浇透水肥后，将培育的伴矿景天种植到均匀后的所述镉污染土壤中。
采用水肥一体化设备将水肥输送至混合有化学阻隔剂的镉污染土壤中，并保持镉污染土壤的含水率为40-45%。水肥渗透镉污染土壤后，将培育的伴矿景天种植到镉污染土壤中，以使伴矿景天活化提取、吸附并转移镉污染土壤中的镉离子，进而使得镉离子富集到伴矿景天中，实现镉污染土壤中镉离子的去除。
在化学阻隔剂和镉污染土壤混合均匀的过程中以及伴矿景天在镉污染土壤中生长的过程中，化学阻隔剂中的各种化学材料会与土壤中的镉离子均会发生化学反应，同时，伴矿景天还会通过活化提取、吸附并转移镉污染土壤中的镉离子的方式富集镉离子，由此，通过两种方式快速实现镉污染土壤的治理与修复。
本申请中伴矿景天的培育包括：
S031：野外采集多个地区的伴矿景天，将全量叶的所述伴矿景天的茎段扦插到育苗基质中，所述育苗基质为腐殖质。
在野外采集多个地区的伴矿景天，测量伴矿景天植株中砷的浓度，该浓度为每株伴矿景天中砷的初始浓度。将全量叶的伴矿景天的茎段扦插到育苗基质中，该育苗基质为腐殖质。
S032：将生长稳定的所述伴矿景天移植到低浓度含镉育苗基质中，生长8-10周后，筛选出地上部分砷浓度差值较高的伴矿景天。
将在育苗基质中生长稳定的伴矿景天移植到低浓度含镉育苗基质中。当伴矿景天生长8-10周后，测量伴矿景天地上部分中砷的浓度。按照每株伴矿景天，比较此次测量得到的砷浓度与初始浓度的差值，选取差值较大的伴矿景天植株。
S033：将筛选出的所述伴矿景天的茎段扦插到高浓度含镉育苗基质中，生长8-10周后，筛选出地上部分砷浓度差值最高的伴矿景天，筛选出的所述伴矿景天待扦插种植到镉污染土壤中。
将筛选出的伴矿景天的茎段扦插到高浓度含镉育苗基质中。当伴矿景天生长8-10周后，再次测量伴矿景天地上部分中砷的浓度。按照每株伴矿景天，比较此次测量得到的砷浓度与低浓度含镉育苗基质中种植得到的伴矿景天的砷浓度，选取差值较最大的伴矿景天植株。培育筛选出的差值较最大的伴矿景天，并将伴矿景天待扦插种植到镉污染土壤中，以实现对镉污染土壤中镉离子的吸附、转移。
进一步，为便于伴矿景天在镉污染土壤中的生长，可以向镉污染土壤中施加有机肥。本申请中的有机肥为粉煤灰和农家肥的混合物。
S04：收集成熟后的所述伴矿景天，将所述伴矿景天高温焚烧，得到含有镉金属的飞灰和底渣。
伴矿景天种植一段时间后，收集成熟后的伴矿景天。在850℃下焚烧伴矿景天和氧化钙，焚烧过程中产生的烟气通过活性炭吸收，实现安全焚烧；收集含有镉金属的飞灰和底渣，以实现镉资源的再利用。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发明提供一种利用伴矿景天活化修复镉污染土壤的方法，包括：将化学阻隔剂均匀施洒在镉污染土壤的表面；其中，所述化学阻隔剂包括化学阻隔材料、化学钝化材料、化学强化材料以及植物生长调节材料；通过旋耕的方式使所述化学阻隔剂和所述镉污染土壤混合均匀；浇透水肥后，将培育的伴矿景天种植到均匀后的所述镉污染土壤中；收集成熟后的所述伴矿景天，将所述伴矿景天高温焚烧，得到含有镉金属的飞灰和底渣。化学阻隔剂中的各种化学材料会与土壤中的镉离子发生氧化、吸附、聚合等化学反应，初步分离、沉淀出土壤中的镉离子，进而初步降低土壤中镉离子含量。同时，伴矿景天还会通过活化提取、吸附并转移镉污染土壤中的镉离子的方式富集镉离子，由此，通过两种方式快速实现镉污染土壤的治理与修复。本发明提供的方法能够显著降低土壤中复合重金属等交换态的含量、处理和修复效率高，生态环保，没有二次污染。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
具体实施方式
实施例1
本申请实施例提供一种利用伴矿景天活化修复镉污染土壤的方法，该方法包括：
S101：将化学阻隔剂均匀施洒在镉污染土壤的表面。其中，化学阻隔剂中各组成成分按照重量份数包括化学阻隔材料50份、化学钝化材料45份、化学强化材料20份以及植物生长调节材料20份。化学阻隔材料为氧化钙、氢氧化钙和白云石粉。化学钝化材料为多羟基磷酸铁、多羟基磷氯化铁和聚合铁甲壳素。化学强化材料为生物腐植酸、草酸、柠檬酸和海泡石。植物生长调节材料为钙镁磷粉、氰氨化钙、动物骨粉和秸秆类有机肥。
S102：通过旋耕的方式使化学阻隔剂和镉污染土壤混合均匀。
S103：浇透水肥后，将培育的伴矿景天种植到均匀后的镉污染土壤中。
S104：收集成熟后的伴矿景天，在850℃下焚烧所述伴矿景天和氧化钙，焚烧过程中产生的烟气通过活性炭吸收，含有镉金属的飞灰和底渣收集再利用。
实施例2
本申请实施例提供一种利用伴矿景天活化修复镉污染土壤的方法，该方法包括：
S201：将化学阻隔剂均匀施洒在镉污染土壤的表面。其中，化学阻隔剂中各组成成分按照重量份数包括化学阻隔材料30份、化学钝化材料40份、化学强化材料5份以及植物生长调节材料5份。化学阻隔材料为氢氧化钙和白云石粉。化学钝化材料为多羟基磷酸铁和多羟基磷氯化铁。化学强化材料为草酸和柠檬酸。植物生长调节材料为氰氨化钙和动物骨粉。
S202：通过旋耕的方式使化学阻隔剂和镉污染土壤混合均匀。
S203：浇透水肥后，将培育的伴矿景天种植到均匀后的镉污染土壤中。
S204：收集成熟后的伴矿景天，在850℃下焚烧所述伴矿景天和氧化钙，焚烧过程中产生的烟气通过活性炭吸收，含有镉金属的飞灰和底渣收集再利用。
实施例3
本申请实施例提供一种利用伴矿景天活化修复镉污染土壤的方法，该方法包括：
S301：将化学阻隔剂均匀施洒在镉污染土壤的表面。其中，化学阻隔剂中各组成成分按照重量份数包括化学阻隔材料35份、化学钝化材料30份、化学强化材料15份以及植物生长调节材料15份。化学阻隔材料为氧化钙。化学钝化材料为多羟基磷酸铁。化学强化材料为生物腐植酸。植物生长调节材料为钙镁磷粉。
S302：通过旋耕的方式使化学阻隔剂和镉污染土壤混合均匀。
S303：浇透水肥后，将培育的伴矿景天种植到均匀后的镉污染土壤中。
S304：收集成熟后的伴矿景天，在850℃下焚烧所述伴矿景天和氧化钙，焚烧过程中产生的烟气通过活性炭吸收，含有镉金属的飞灰和底渣收集再利用。
实施例4
本申请实施例提供一种利用伴矿景天活化修复镉污染土壤的方法，该方法包括：
S401：将化学阻隔剂均匀施洒在镉污染土壤的表面。其中，化学阻隔剂中各组成成分按照重量份数包括化学阻隔材料45份、化学钝化材料35份、化学强化材料10份以及植物生长调节材料10份。化学阻隔材料为氧化钙、氢氧化钙、白云石粉和钾长石。化学钝化材料为多羟基磷酸铁、多羟基磷氯化铁、聚合铁甲壳素和硅酸氯化铁。化学强化材料为生物腐植酸、草酸、柠檬酸、海泡石和乙二胺四乙酸。植物生长调节材料为钙镁磷粉、氰氨化钙、动物骨粉、秸秆类有机肥和氨基酸螯合粉。
S402：通过旋耕的方式使化学阻隔剂和镉污染土壤混合均匀。
S403：浇透水肥后，野外采集多个地区的伴矿景天，将全量叶的伴矿景天的茎段扦插到育苗基质中，育苗基质为腐殖质。将生长稳定的伴矿景天移植到低浓度含镉育苗基质中，生长8-10周后，筛选出地上部分砷浓度差值较高的伴矿景天。将筛选出的伴矿景天的茎段扦插到高浓度含镉育苗基质中，生长8-10周后，筛选出地上部分砷浓度差值最高的伴矿景天。筛选出的伴矿景天大量培育后，扦插种植到镉污染土壤中。
S404：收集成熟后的伴矿景天，在850℃下焚烧所述伴矿景天和氧化钙，焚烧过程中产生的烟气通过活性炭吸收，含有镉金属的飞灰和底渣收集再利用。
实施例4
本申请实施例提供一种利用伴矿景天活化修复镉污染土壤的方法，该方法包括：
S501：将化学阻隔剂均匀施洒在镉污染土壤的表面。其中，化学阻隔剂中各组成成分按照重量份数包括化学阻隔材料35份、化学钝化材料25份、化学强化材料12份以及植物生长调节材料13份。化学阻隔材料为白云石粉。化学钝化材料为多羟基磷氯化铁、聚合铁甲壳素和硅酸氯化铁。化学强化材料为生物腐植酸和海泡石。植物生长调节材料为动物骨粉、秸秆类有机肥和氨基酸螯合粉。
S502：通过旋耕的方式使化学阻隔剂和镉污染土壤混合均匀。
S503：浇透水肥后，野外采集多个地区的伴矿景天，将全量叶的伴矿景天的茎段扦插到育苗基质中，育苗基质为腐殖质。将生长稳定的伴矿景天移植到低浓度含镉育苗基质中，生长8-10周后，筛选出地上部分砷浓度差值较高的伴矿景天。将筛选出的伴矿景天的茎段扦插到高浓度含镉育苗基质中，生长8-10周后，筛选出地上部分砷浓度差值最高的伴矿景天。筛选出的伴矿景天大量培育后，扦插种植到镉污染土壤中。
S504：收集成熟后的伴矿景天，在850℃下焚烧所述伴矿景天和氧化钙，焚烧过程中产生的烟气通过活性炭吸收，含有镉金属的飞灰和底渣收集再利用。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。本发明并不局限于上面已经描述的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (8)
1.一种利用伴矿景天活化修复镉污染土壤的方法，其特征在于，包括：
将化学阻隔剂均匀施洒在镉污染土壤的表面；其中，所述化学阻隔剂包括化学阻隔材料、化学钝化材料、化学强化材料以及植物生长调节材料；
通过旋耕的方式使所述化学阻隔剂和所述镉污染土壤混合均匀；
浇透水肥后，将培育的伴矿景天种植到均匀后的所述镉污染土壤中；
收集成熟后的所述伴矿景天，将所述伴矿景天高温焚烧，得到含有镉金属的飞灰和底渣。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述化学阻隔材料为氧化钙、氢氧化钙、白云石粉、钾长石中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述化学钝化材料为多羟基磷酸铁、多羟基磷氯化铁、聚合铁甲壳素、硅酸氯化铁中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述化学强化材料为生物腐植酸、草酸、柠檬酸、海泡石、乙二胺四乙酸其中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述植物生长调节材料为钙镁磷粉、氰氨化钙、动物骨粉、秸秆类有机肥、氨基酸螯合粉中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述伴矿景天的培育包括：
野外采集多个地区的伴矿景天，将全量叶的所述伴矿景天的茎段扦插到育苗基质中，所述育苗基质为腐殖质；
将生长稳定的所述伴矿景天移植到低浓度含镉育苗基质中，生长8-10周后，筛选出地上部分砷浓度差值较高的伴矿景天；
将筛选出的所述伴矿景天的茎段扦插到高浓度含镉育苗基质中，生长8-10周后，筛选出地上部分砷浓度差值最高的伴矿景天，筛选出的所述伴矿景天待扦插种植到镉污染土壤中。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述化学阻隔剂中各组成成分的重量份数为化学阻隔材料30-50份、化学钝化材料25-45份、化学强化材料5-20份以及植物生长调节材料5-20份。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述伴矿景天高温焚烧包括：在850℃下焚烧所述伴矿景天和氧化钙，焚烧过程中产生的烟气通过活性炭吸收，含有镉金属的飞灰和底渣收集再利用。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200327 |