CN112366019A - 一种含放射性复杂组分污染土壤的快速处理方法 - Google Patents

一种含放射性复杂组分污染土壤的快速处理方法 Download PDF

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卢喜瑞
罗雰
舒小艳
吴栋
唐鹤溪
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    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/28—Treating solids
    • G21F9/30—Processing
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Abstract

本申请公开了一种含放射性复杂组分污染土壤的快速处理方法，包括以下步骤：1)采集表层的污染土壤，表层的污染土壤为距地面1cm～5cm内的污染土壤；2)对采集的污染土壤进行干燥处理；3)对干燥后的污染土壤进行研磨处理，得到粉末；4)将研磨处理得到的粉末置于微波烧结装置中进行烧结，达到设定的烧结温度后按照预设的保温时间进行保温，保温完成后冷却，得到土壤固化体。本申请通过微波烧结法形成的土壤固体具有良好的包容性、优秀的物理和化学稳定性，能有效地抑制污染物特别是放射性污染物的迁移，同时也符合含放射性复杂组分污染土壤快速处理的相关要求。

Description

一种含放射性复杂组分污染土壤的快速处理方法
技术领域
本发明涉及土壤污染处理领域，具体涉及一种含放射性复杂组分污染土壤的快速处理方法。
背景技术
人类社会的进步发展不可避免地产生废物，对环境土壤造成不同程度的污染。土壤中的污染物往往是多种多样的，如有机物、无机酸碱、重金属甚至放射性物质(如放射性碘、锶、铯、铀等)。土壤作为沟通生物界与非生物界的的桥梁，动植物和微生物生长、繁殖的主要支撑，是构成生态系统极其重要的一环。这些含有放射性混合污染物经过沉降或流体运输后对土壤造成严重的放射性污染，对生态环境、人类安全健康造成大的威胁性。生态系统具有一定的自净能力，但这种自净能力是有限的且是极其缓慢的过程。污染物中的放射性物质往往具有较长的半衰期，例如90Sr，半衰期为28.5年，因此仅仅依靠环境的自净能力是远远不够的。因此找到一种快速有效的方法及时处理含放射性复杂组分污染的土壤，减轻其对环境的影响程度是极其重要的。
目前处理污染土壤的方法主要有物理法、化学法、生物修复法。但这些方法需要较长的处理周期，或是易造成二次污染；而且由于放射性污染物的半衰期往往较长，使得其放射性会对周边环境造成长期性的辐射影响。
发明内容
本发明针对上述问题，提出了一种含放射性复杂组分污染土壤的快速处理方法。
本发明采取的技术方案如下：
一种含放射性复杂组分污染土壤的快速处理方法，包括以下步骤：
1)采集表层的污染土壤，表层的污染土壤为距地面1cm～5cm内的污染土壤；
2)对采集的污染土壤进行干燥处理；
3)对干燥后的污染土壤进行研磨处理，得到粉末；
4)将研磨处理得到的粉末置于微波烧结装置中进行烧结，达到设定的烧结温度后按照预设的保温时间进行保温，保温完成后冷却，得到土壤固化体。
微波烧结法不仅快速高效，而且设备简单、方便运输，非常符合含放射性污染土壤的快速处理需求。另外经微波处理后形成的土壤固体具有良好的包容性、优秀的物理和化学稳定性，能有效地抑制污染物特别是放射性污染物的迁移，同时也符合含放射性复杂组分污染土壤快速处理的相关要求。
于本发明其中一实施例中，采集的污染土壤中的放射性污染物的质量百分比不超过30％。
于本发明其中一实施例中，所述烧结温度为500～2000℃。烧结温度具体可为900～1500℃，更具体为1000～1500℃。
于本发明其中一实施例中，所述保温时间为0.2～4h。保温时间更具体的为0.2～2h。
于本发明其中一实施例中，所述冷却的步骤为：自然冷却至室温。
于本发明其中一实施例中，所述冷却的步骤为：以5～10℃/min的降温速率降温至600～1000℃，再以4～8℃/min的降温速率降温至200～500℃后，自然冷却至室温。
于本发明其中一实施例中，步骤3)粉末的粒径小于等于1000μm。
于本发明其中一实施例中，污染土壤通过机器人或机械手进行采集。
本发明的有益效果是：微波烧结法不仅快速高效，而且设备简单、方便运输，非常符合含放射性污染土壤的快速处理需求。另外经微波处理后形成的土壤固体具有良好的包容性、优秀的物理和化学稳定性，能有效地抑制污染物特别是放射性污染物的迁移，同时也符合含放射性复杂组分污染土壤快速处理的相关要求。
附图说明：
图1是实施例1含放射性复杂组分污染潮土微波处理后的XRD图；
图2是实施例2含放射性复杂组分污染棕壤微波处理后的XRD图。
具体实施方式：
下面结合各附图，对本发明做详细描述。
实施例1
本实施例中，用SrSO4模拟放射性污染物(SrSO4的88Sr模拟90Sr)，通过对采集到的潮土进行干燥并研磨，取粒径小于等于500μm的土壤颗粒与重金属污染物镉、农药残留物、SrSO4混合，研磨后得到混合物，其中，重金属污染物镉、有机污染物多氯二苯并呋喃、SrSO4占混合物的质量百分比为3％，以该混合物模拟被研磨后的含放射性混合污染土壤。实际操作时是对含放射性混合污染土壤进行研磨。
本实施例的含放射性混合污染土壤的快速处理方法，包括以下步骤：
将混合物置于微波烧结炉中进行烧结，达到设定的烧结温度1200℃后保温0.5h，然后自然冷却至室温，得到土壤固化体。
实际运用时，烧结温度可以为500～2000℃，更具体为1000～1500℃。实际运用时，保温时间可以为0.2～4h，更具体为0.2～2h。实际运用时，可以以50～200℃/min的降温速率降温至100～300℃，更进一步的，以60～150℃/min的降温速率降温至100～200℃。实际运用时，含放射性混合污染物所占土壤的质量百分比不超过30％。实际运用时，还可以采用分步冷却方式进行冷却，具体为：以5～10℃/min的降温速率降温至600～1000℃，再以4～8℃/min的降温速率降温至200～500℃后，自然冷却至室温。实际运用时，微波烧结炉可以采用HAMiLab-M1500型微波高温马弗炉。
土壤固化体的物相测试结果如图1所示，横坐标是衍射镨仪扫描的角度，纵坐标为谱线的强度，该图显示烧结后土壤固化体呈完全玻璃化。经测试，制得的土壤固化体的体积密度为2.241g/cm3，维氏硬度为6.89GPa，PCT标准下模拟放射性污染物Sr的浸出率在28天后低于2.679×10-4g/(m2·d)，稳定性良好。
实施例2
本实施例中，用CeO2模拟放射性污染物(Ce用来模拟An4+)，通过对采集到的棕壤进行干燥并研磨，取粒径小于等于150μm的土壤颗粒与CeO2、有机污染物灭蚁灵混合、重金属铅，研磨后得到混合物，其中，CeO2、重金属铅混合物的质量百分比为2％，以该混合粉末模拟被研磨后的含放射性混合污染土壤。实际操作时是对含放射性混合污染土壤进行研磨。
本实施例的含放射性混合污染土壤的快速处理方法，包括以下步骤：
将混合物置于微波烧结炉中进行烧结，达到设定的烧结温度1100℃后保温0.5h，然后自然冷却至室温，得到土壤固化体。
实际运用时，烧结温度可以为500～2000℃，更具体为1000～1500℃。实际运用时，保温时间可以为0.2～4h，更具体为0.2～2h。实际运用时，可以以50～200℃/min的降温速率降温至100～300℃，更进一步的，以60～150℃/min的降温速率降温至100～200℃。实际运用时，含放射性混合污染物所占土壤的质量百分比不超过30％。实际运用时，还可以采用分步冷却方式进行冷却，具体为：以5～10℃/min的降温速率降温至600～1000℃，再以4～8℃/min的降温速率降温至200～500℃后，自然冷却至室温。
土壤固化体的物相测试结果如图2所示，土壤固化体呈玻璃相。经测试，制得的土壤固化体的体积密度为2.369g/cm3，维氏硬度为6.66GPa，PCT标准下含放射性混合污染物的归一化浸出率在28天后低于2.662×10-4g/(m2·d)，稳定性良好。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种含放射性复杂组分污染土壤的快速处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)采集表层的污染土壤，表层的污染土壤为距地面1cm～5cm内的污染土壤；
2)对采集的污染土壤进行干燥处理；
3)对干燥后的污染土壤进行研磨处理，得到粉末；
4)将研磨处理得到的粉末置于微波烧结装置中进行烧结，达到设定的烧结温度后按照预设的保温时间进行保温，保温完成后冷却，得到土壤固化体。
2.如权利要求1所述的含放射性复杂组分污染土壤的快速处理方法，其特征在于，采集的污染土壤中的放射性污染物的质量百分比不超过30％。
3.如权利要求1所述的含放射性复杂组分污染土壤的快速处理方法，其特征在于，所述烧结温度为500～2000℃。
4.如权利要求1所述的含放射性复杂组分污染土壤的快速处理方法，其特征在于，所述保温时间为0.2～4h。
5.如权利要求1所述的含放射性复杂组分污染土壤的快速处理方法，其特征在于，所述冷却的步骤为：自然冷却至室温。
6.如权利要求1所述的含放射性复杂组分污染土壤的快速处理方法，其特征在于，所述冷却的步骤为：以5～10℃/min的降温速率降温至600～1000℃，再以4～8℃/min的降温速率降温至200～500℃后，自然冷却至室温。
7.如权利要求1所述的含放射性复杂组分污染土壤的快速处理方法，其特征在于，步骤3)粉末的粒径小于等于1000μm。
8.如权利要求1所述的含放射性复杂组分污染土壤的快速处理方法，其特征在于，污染土壤通过机器人或机械手进行采集。
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