CN113617820A - 一种赤泥中重金属的钝化方法及应用 - Google Patents

一种赤泥中重金属的钝化方法及应用 Download PDF

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Abstract

一种赤泥中重金属的钝化方法及应用，涉及土壤重金属污染的修复的技术领域。包括如下步骤：将赤泥风干粉碎后与钙镁磷肥搅拌均匀得到A；将麦饭石、沸石、鸡蛋壳以混合均匀得到B；将玉米秸秆粉碎后和新鲜牛粪混合均匀，得到混合物C；利用0.1 mol/L的HCl将C调节pH值至3‑5，随后向混合物中分别加入FeSO4·7H2O和H2O2，得到富有腐植酸和黄腐酸的有机肥D；将制得的A、B、D混合均匀后得到低毒性且富含腐植酸、黄腐酸、钙镁磷的赤泥E。具有良好的吸附性、溶出性、矿化性和生物活性等，可有效吸附固定重金属。钝化后的赤泥不仅可以利用其有利成分为作物提供养分，还可以作为有机肥修复酸性土壤，促进甘蔗生长。

Description

一种赤泥中重金属的钝化方法及应用
技术领域
本发明涉及土壤重金属污染的修复的技术领域。
背景技术
赤泥是氧化铝生产过程中产生的高碱性固体废弃物，每生产1吨氧化铝约产生1-1.5吨赤泥。目前，我国已成为世界上最大的氧化铝生产国和赤泥产生国，2013年赤泥产生量大约7300万吨，综合利用率仅4%，累计堆存赤泥超过3.5亿吨，全球累计堆存赤泥超过30亿吨。
赤泥具有盐碱性强、粒径小等特点，容易产生扬尘对堆场周围土壤、水体甚至人体健康造成危害，其包含的多种重金属，在雨水淋溶条件下，赤泥中Pb、As、Cd、V、Cr、Cu的迁移性增加，对环境具有潜在危害。而当前，针对赤泥中重金属修复方法的研究还是一片空白，所以亟需发展一种修复赤泥中重金属的技术。
目前，对于土壤重金属污染的修复技术主要有物理技术（客土法、换土法等）、化学技术（土壤淋洗、萃取、电动修复、添加钝化剂等）以及生物技术（植物修复、微生物修复等）。其中，添加钝化剂修复土壤因成本低廉、操作方便、效果明显，而且适合大面积推广，近年来受到越来越多的关注。
发明内容
本发明针对赤泥堆存量大、赤泥中重金属易迁移的问题，结合土壤中重金属的修复方法，提供一种钝化赤泥中重金属的技术，同时该技术能将工业废料赤泥转化为农用有机肥，既能修复赤泥中重金属又可以利用其有利成分为作物提供养分促进其生长，并且钝化后的赤泥还可以修复酸性土壤，促进甘蔗生长。
本发明的技术方案如下：一种赤泥中重金属的钝化方法，包括如下步骤：
步骤（1）：将赤泥风干粉碎至100-200目后与钙镁磷肥搅拌均匀得到A；
步骤（2）：将麦饭石、沸石、鸡蛋壳以混合均匀得到B；
步骤（3）：将玉米秸秆粉碎成1-10 cm长，进而和新鲜牛粪混合均匀，得到混合物C；
步骤（4）：利用0.1 mol/L的HCl将步骤（3）中得到的C调节pH值至3-5，随后向混合物中分别加入1-2 g FeSO4·7H2O和1-2 mL H2O2，搅拌30-50 min后，得到富有腐植酸和黄腐酸的有机肥D；
步骤（5）：将制得的A、B、D混合均匀后得到低毒性且富含腐植酸、黄腐酸、钙镁磷的赤泥E。
优选的是，本发明的赤泥风与钙镁磷肥以（3-5）：（1-2）的质量比搅拌均匀。
优选的是，本发明的麦饭石、沸石、鸡蛋壳以（1-3）：（1-3）：（1-3）的质量比搅拌均匀。
优选的是，本发明的麦饭石为60-80目。
优选的是，本发明的沸石为80-100目。
优选的是，本发明的鸡蛋壳粉碎至50-100目。
优选的是，本发明的玉米秸秆和新鲜牛粪以（1-3）：（1-3）的质量比搅拌均匀。
优选的是，本发明的A、B、D以（16-20）：（2-4）：（1-2）的质量比搅拌均匀。
基于本发明赤泥中重金属的钝化方法得到的赤泥E的应用。
本发明提出一种钝化赤泥中重金属的方法及应用，由钙镁磷肥、麦饭石、沸石、鸡蛋壳、牛粪和玉米秸秆复合而成。钙镁磷肥不仅提供12%～18%的低浓度磷，还能提供大量的硅、钙、镁等作物所需的营养物质；麦饭石、沸石是天然黏土矿物，富含硅铝酸盐类物质，具有良好的吸附性、溶出性、矿化性和生物活性等，可有效吸附固定重金属；鸡蛋壳中主要成分CaCO3通过提高赤泥pH，达到钝化赤泥中重金属的目的；牛粪富含有机质腐殖酸，能起到与赤泥中重金属螯合的作用，并且为土壤提供养分。
具体实施方式
一种赤泥中重金属的钝化方法，包括如下步骤：
步骤（1）：将赤泥风干粉碎至100-200目后与钙镁磷肥搅拌均匀得到A；
步骤（2）：将麦饭石、沸石、鸡蛋壳以混合均匀得到B；
步骤（3）：将玉米秸秆粉碎成1-10 cm长，进而和新鲜牛粪混合均匀，得到混合物C；
步骤（4）：利用0.1 mol/L的HCl将步骤（3）中得到的C调节pH值至3-5，随后向混合物中分别加入1-2 g FeSO4·7H2O和1-2 mL H2O2，搅拌30-50 min后，得到富有腐植酸和黄腐酸的有机肥D；
步骤（5）：将制得的A、B、D混合均匀后得到低毒性且富含腐植酸、黄腐酸、钙镁磷的赤泥E。
本发明的赤泥风与钙镁磷肥以（3-5）：（1-2）的质量比搅拌均匀。
本发明的麦饭石、沸石、鸡蛋壳以（1-3）：（1-3）：（1-3）的质量比搅拌均匀。
本发明的麦饭石为60-80目，沸石为80-100目，鸡蛋壳粉碎至50-100目。
本发明的玉米秸秆和新鲜牛粪以（1-3）：（1-3）的质量比搅拌均匀。
本发明的A、B、D以（16-20）：（2-4）：（1-2）的质量比搅拌均匀。
基于本发明的赤泥中重金属的钝化方法得到的赤泥E的应用。
实施例1：
步骤（1）：将赤泥风干粉碎至100-200目后与钙镁磷肥以3：1的质量比搅拌均匀得到A；
步骤（2）：将60目麦饭石、80目沸石、粉碎至50目的鸡蛋壳以1：1：1的质量比混合均匀得到B；
步骤（3）：将玉米秸秆粉碎成5 cm长，进而和新鲜牛粪以1：1的质量比混合均匀，得到混合物C；
步骤（4）：利用0.1 mol/L的HCl将步骤（3）中得到的10 g C调节pH值至3，随后向混合物中分别加入1g FeSO4·7H2O和1mL H2O2，搅拌30 min后，得到富有腐植酸和黄腐酸的有机肥D；
步骤（5）：将制得的A、B、D以20：3：1的质量比混合均匀后得到低毒性且富含腐植酸、黄腐酸、钙镁磷的赤泥E，实现工业废弃物的农用。
将步骤（5）中得到的E按照50公斤/亩的用量均匀撒施在酸性土壤表层，然后旋耕，60天后，甘蔗糖锤度提高3.17%、产量提高17.86%。
实施例2：
步骤（1）：将赤泥风干粉碎至20目后与钙镁磷肥以4：1的质量比搅拌均匀得到A；
步骤（2）：将60目麦饭石、80目沸石、粉碎至80目的鸡蛋壳以2：1：1的质量比混合均匀得到B；
步骤（3）：将玉米秸秆粉碎成2 cm长，进而和新鲜牛粪以2：1的质量比混合均匀，得到混合物C；
步骤（4）：利用0.1 mol/L的HCl将步骤（3）中得到的10 g C调节pH值至3，随后向混合物中分别加入1 g FeSO4·7H2O和2 mL H2O2，搅拌50 min后，得到富有腐植酸和黄腐酸的有机肥D；
步骤（5）：将制得的A、B、D以18：3：2的质量比混合均匀后得到低毒性且富含腐植酸、黄腐酸、钙镁磷的赤泥E，实现工业废弃物的农用。
将步骤（5）中得到的E按照75公斤/亩的用量均匀撒施在酸性土壤表层，然后旋耕，60天后，甘蔗糖锤度提高3.51%、产量提高34%。
利用本实施例得到的赤泥中可溶性重金属铅钝化前为2.86×103mg/kg，钝化后为＜0.001 mg/kg；利用本实施例得到的赤泥中可溶性重金属镉钝化前为8.09mg/kg，钝化后为0.002 mg/kg；利用本实施例得到的赤泥中可溶性重金属铬钝化前为66mg/kg，钝化后为3.136 mg/kg；利用本实施例得到的赤泥中可溶性重金属铜钝化前为338mg/kg，钝化后为0.339 mg/kg；利用本实施例对酸性土壤修复前后pH值分别为5.6和6.995；利用现有技术进行处理后的甘蔗糖锤度为17.52，利用本实施例进行处理后的甘蔗糖锤度为18.565；利用现有技术进行处理后的甘蔗亩产量为4吨，利用本实施例进行处理后的甘蔗亩产量为5.285吨。
实施例3：
步骤（1）：将赤泥风干粉碎至50目后与钙镁磷肥以5：1的质量比搅拌均匀得到A；
步骤（2）：将80目麦饭石、100目沸石、粉碎至100目的鸡蛋壳以1：1：1的质量比混合均匀得到B；
步骤（3）：将玉米秸秆粉碎成10 cm长，进而和新鲜牛粪以3：1的质量比混合均匀，得到混合物C；
步骤（4）：利用0.1 mol/L的HCl将步骤（3）中得到的10 g C调节pH值至5，随后向混合物中分别加入1 g FeSO4·7H2O和1 mL H2O2，搅拌50 min后，得到富有腐植酸和黄腐酸的有机肥D；
步骤（5）：将制得的A、B、D以10：2：1的比例混合均匀后得到低毒性且富含腐植酸、黄腐酸、钙镁磷的赤泥E，实现工业废弃物的农用。
将步骤（5）中得到的E按照100公斤/亩的用量均匀撒施在酸性土壤表层，然后旋耕，60天后，甘蔗糖锤度提高1.36%、产量提高28.2%。

Claims (9)

1.一种赤泥中重金属的钝化方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤（1）：将赤泥风干粉碎至100-200目后与钙镁磷肥搅拌均匀得到A；
步骤（2）：将麦饭石、沸石、鸡蛋壳以混合均匀得到B；
步骤（3）：将玉米秸秆粉碎成1-10 cm长，进而和新鲜牛粪混合均匀，得到混合物C；
步骤（4）：利用0.1 mol/L的HCl将步骤（3）中得到的C调节pH值至3-5，随后向混合物中分别加入1-2 g FeSO4·7H2O和1-2 mL H2O2，搅拌30-50 min后，得到富有腐植酸和黄腐酸的有机肥D；
步骤（5）：将制得的A、B、D混合均匀后得到低毒性且富含腐植酸、黄腐酸、钙镁磷的赤泥E。
2.根据权利要求1所述的赤泥中重金属的钝化方法，其特征在于上述步骤（1）中赤泥风与钙镁磷肥以（3-5）：（1-2）的质量比搅拌均匀。
3.根据权利要求1所述的赤泥中重金属的钝化方法，其特征在于上述步骤（2）中麦饭石、沸石、鸡蛋壳以（1-3）：（1-3）：（1-3）的质量比搅拌均匀。
4.根据权利要求3所述的赤泥中重金属的钝化方法，其特征在于上述麦饭石为60-80目。
5.根据权利要求3所述的赤泥中重金属的钝化方法，其特征在于上述沸石为80-100目。
6.根据权利要求3所述的赤泥中重金属的钝化方法，其特征在于上述鸡蛋壳粉碎至50-100目。
7.根据权利要求1所述的赤泥中重金属的钝化方法，其特征在于上述步骤（3）玉米秸秆和新鲜牛粪以（1-3）：（1-3）的质量比搅拌均匀。
8.根据权利要求1所述的赤泥中重金属的钝化方法，其特征在于上述步骤（5）中A、B、D以（16-20）：（2-4）：（1-2）的质量比搅拌均匀。
9.基于权利要求1所述的利用赤泥中重金属的钝化方法得到的赤泥E的应用。
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