CN113118202A - 一种高效修复砷污染土壤的固化剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效修复砷污染土壤的固化剂及其应用。该固化剂包括氨水、硫酸亚铁和海泡石，其中氨水、硫酸亚铁和海泡石的体积质量比为：(15‑25)mL：(70‑85)g:(35‑45)g。本发明固化剂成分简单，原料廉价易得，用于修复砷污染土壤时，可将高毒性的砷三基本完全氧化成砷五，砷五生成砷铁矿和砷酸铁共沉淀或被吸附固定，从而降低土壤砷毒性和迁移性，实现对砷污染土壤的高效修复。

Description

一种高效修复砷污染土壤的固化剂及其应用
技术领域
本发明属于重金属污染土壤治理技术领域，具体涉及一种高效修复砷污染土壤的固化剂及其应用。
背景技术
土壤污染问题是当今我们国家很重要的环境污染问题，解决该问题刻不容缓。土壤砷污染修复中，最常用的固化剂为环境矿物材料和含铁材料，但是环境矿物材料(如海泡石)对砷污染土壤的修复作用有限，一般情况下要对其进行改性才能达到较好的修复效果。含铁药剂是一类非常理想的砷污染土壤修复材料，但是在对砷污染土壤进行修复的过程中，含铁材料的用量也会对固砷效果产生影响，一般来说，含铁材料的用量与其对土壤中砷的稳定化效率成正比。但是当含铁材料添加过多时会对土壤环境的平衡造成破坏。因此，如何在高效修复砷污染土壤的同时，通过不同药物之间的协同作用降低单一药物使用量，减小对土壤环境的影响是当务之急。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高效修复砷污染土壤的固化剂及其应用。该固化剂成分简单，原料廉价易得，用于修复砷污染土壤时，可将高毒性的砷三基本完全氧化成砷五，砷五生成砷铁矿和砷酸铁共沉淀或被吸附固定，从而降低土壤砷毒性和迁移性，实现对砷污染土壤的高效修复。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
提供一种高效修复砷污染土壤的固化剂，包括氨水、硫酸亚铁和海泡石，其中氨水、硫酸亚铁和海泡石的体积质量比为：(15-25)mL：(70-85)g:(35-45)g。
按上述方案，所述的固化剂中，氨水、硫酸亚铁和海泡石的体积质量比为20mL：80g：40g。
按上述方案，所述氨水浓度为25～28％。
按上述方案，所述海泡石粒径为100-120目。
提供上述高效修复砷污染土壤的固化剂在砷污染土壤污染中的应用。
按上述方案，所述应用具体为：将所述的固化剂中的氨水、硫酸亚铁和海泡石分别加到砷污染土壤中，并保持土壤含水率为30～35％，混合均匀，用盐酸调节土壤pH保持在6-7的范围内，固化处理六-八周。优选地，盐酸浓度为2～5％。
按上述方案，所述修复砷污染土壤的固化剂在砷污染土壤污染中的掺入量为：所述氨水投加浓度为15-25mL/kg土壤，硫酸亚铁70-85g/kg土壤，海泡石35-45g/kg土壤。
按上述方案，所述砷污染土壤中砷的含量为450～500mg/kg。
本发明以常见的化学药品氨水、硫酸亚铁和海泡石为原料，组成简单低廉的复合固化剂，可用于高效修复砷污染土壤。其中固化剂中的氨水呈弱碱性，能中和呈弱酸性的硫酸亚铁，同时还能为土壤提供羟基，Fe(II)被氧气氧化为Fe(III)，Fe(III)会与羟基形成铁羟基的化合物，从而形成高活性氧化剂(Fe(II)与Fe(OH)3共存时氧化性最高)，将As(III)氧化为As(V)，同时还能与土壤中的砷发生络合反应而生成共沉淀Fe(II)-As(V)矿物(即砷铁矿)和砷酸铁(难溶性砷化合物)，从而降低土壤砷毒性和迁移性；此外形成的铁羟基还对海泡石有一定的改性作用，使海泡石的比表面积增大，从而增加海泡石对土壤中砷的吸附能力，使土壤中砷形态从溶液态转成吸附态，从而降低土壤砷的迁移性；而铁羟基本身对土壤中砷的吸附有稳定化作用。将该固化剂应用于处理砷污染土壤时操作简单，对于砷三砷五土壤稳定化效果好，能使土壤中高毒性的砷三基本完全被氧化成砷五，并有效降低土壤中砷五的生物有效性，有利于土壤的后续利用。
本发明的有益效果为：
1.本发明提供一种高效修复砷污染土壤的固化剂，组分简单，原料廉价易得；通过氨水、硫酸亚铁和海泡石的协同配合作用，形成高活性氧化剂将As(III)氧化为As(V)，并与土壤中的砷发生络合反应生成砷铁矿和砷酸铁共沉淀从而降低土壤砷毒性和迁移性，再配合改性提升海泡石的比表面积从而提高对砷的吸附作用，实现对砷污染土壤的高效修复；该固化剂对于砷三砷五土壤稳定化效果好，能使土壤中高毒性的砷三基本完全被氧化成砷五，并有效降低土壤中砷五的生物有效性，有利于土壤的后续利用。
2.本发明的高效修复砷污染土壤的固化剂用于修复砷污染土壤操作简单，成本低，可高效修复砷污染土壤，修复效果好。
具体实施方式
下面结合实施实施方式对本发明做进一步阐述和说明。
实施例1
提供一种高效修复砷污染土壤固化剂，包括氨水20mL、硫酸亚铁80g和海泡石40g；其中氨水浓度为25～28％，海泡石粒径为100目。
上述修复砷污染土壤固化剂在砷污染土壤中的应用，具体为：
将砷污染土壤(砷的含量为500mg/kg)进行搅动松散，再分别向土壤中投加固化剂中的氨水、硫酸亚铁和海泡石，其中固化剂的添加量为：氨水投加浓度为20mL/kg土壤，硫酸亚铁80g/kg土壤，海泡石40g/kg土壤，并翻动土壤使其与固化剂混匀，再调节土壤含水率保持35％，测得土壤的pH为8.3，用3％的稀盐酸调节土壤pH保持在6-7的范围内，固化处理七周。
测试结果：砷三的量低于仪器的检出限，砷五的量为33.52mg/kg。
实施例2
提供一种高效修复砷污染土壤固化剂，包括氨水15mL、硫酸亚铁70g，海泡石35g；其中氨水浓度为25～28％，海泡石粒径为100目。
上述修复砷污染土壤固化剂在砷污染土壤中的应用，具体为：
将砷污染土壤(砷的含量为500mg/kg)进行搅动松散，再分别向土壤中投加固化剂中的氨水、硫酸亚铁和海泡石，其中固化剂的添加量为：氨水投加浓度为15mL/kg土壤，硫酸亚铁70g/kg土壤，海泡石35g/kg土壤，并翻动土壤使其与固化剂混匀，再调节土壤含水率保持35％，测得土壤的pH为8.2，用3％的稀盐酸溶液调节土壤pH保持在6-7的范围内，固化处理七周。
测试结果：砷三的量为2.78mg/kg，砷五的量为37.24mg/kg。
实施例3
提供一种高效修复砷污染土壤的固化剂，包括氨水25mL、硫酸亚铁75g，海泡石45g；其中氨水浓度为25～28％，海泡石粒径为100目。
上述修复砷污染土壤固化剂在砷污染土壤中的应用，具体为：
将砷污染土壤(砷的含量为500mg/kg)进行搅动松散，再分别向土壤中投加固化剂中的氨水、硫酸亚铁和海泡石，其中固化剂的添加量为：氨水投加浓度为25mL/kg土壤，硫酸亚铁75g/kg土壤，海泡石45g/kg土壤，并翻动土壤使其与固化剂混匀，再调节土壤含水率保持35％，测得土壤的pH为8.9，用3％的稀盐酸溶液调节土壤pH保持在6-7的范围内，固化处理七周。
测试结果：砷三的量为1.59mg/kg，砷五的量为35.18mg/kg。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高效修复砷污染土壤的固化剂，其特征在于，包括氨水、硫酸亚铁和海泡石，其中氨水、硫酸亚铁和海泡石的体积质量比为：(15-25)mL：(70-85)g:(35-45)g。
2.根据权利要求1所述的固化剂，其特征在于，所述的固化剂中，氨水、硫酸亚铁和海泡石的体积质量比为20mL：80g：40g。
3.根据权利要求1所述的固化剂，其特征在于，所述氨水浓度为25～28％。
4.根据权利要求1所述的固化剂，其特征在于，所述海泡石粒径为100-120目。
5.权利要求1所述的高效修复砷污染土壤的固化剂在砷污染土壤污染中的应用。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述应用具体为：将所述的固化剂中的氨水、硫酸亚铁和海泡石分别加到砷污染土壤中，并保持土壤含水率为30～35％，混合均匀，用盐酸调节土壤pH保持在6-7的范围内，固化处理六-八周。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，盐酸浓度为2～5％。
8.根据权利要求5或6所述的应用，其特征在于，所述修复砷污染土壤的固化剂在砷污染土壤污染中的掺入量为：氨水投加浓度为15-25mL/kg土壤，硫酸亚铁70-85g/kg土壤，海泡石35-45g/kg土壤。
9.根据权利要求5或6所述的应用，其特征在于，所述砷污染土壤中砷的含量为450～500mg/kg。
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