CN114381271A - 一种土壤稳铬药剂及土壤稳铬的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明特别涉及一种土壤稳铬药剂及土壤稳铬的方法，属于石油化工技术领域，该药剂包括稳定剂和还原剂，稳定剂包括炉渣粉和矿物质粉。该药剂采用生活垃圾焚烧炉渣为基材，有效降低成本，辅以矿物质粉，通过还原加稳定的模式处理污染土壤，具体地，通过还原剂将污染土壤中的六价铬还原为三价铬，并通过稳定剂将三价铬固定于土壤中，有效降低三价铬的迁移性，并有效降低三价铬被氧化的风险。
Description
技术领域
本发明属于土壤修复领域，特别涉及一种土壤稳铬药剂及土壤稳铬的方法。
背景技术
铬在土壤中主要以三价铬和六价铬两种价态存在，三价铬毒性较小，而且在土壤中容易被土壤胶体吸附或形成沉淀，活性较低，对生物的毒害作用相对较轻，而六价铬毒性较强，与土壤胶体的吸附较弱，容易随地表径流污染周边地表水或下渗污染地下水和深层土壤。当pH大于5时，三价铬会以沉淀形式存在，易于在土壤中稳定下来。因此，铬污染土壤的稳定化处理关键在于将六价铬还原为三价铬。
申请号CN201610370403.4的专利公开了一种基于沼渣的新型污染土壤六价铬解毒方法，将沼渣、碳源及硫酸亚铁直接配制成药剂，对六价铬还原效果好，但是对铬的稳定化效果较差；申请号CN201110206468.2的专利公开了一种电化学异位修复含铬土壤的方法，该法虽能将含铬土壤修复，但是其耗电量极大，处理时间较长，不适合规模化处置含铬土壤；申请号CN201710203871.7的专利公开了一种含Cr废渣、Cr污染土壤或其组合的稳定化方法，步骤较为复杂，且修复药剂成本高。
发明内容
本申请的目的在于提供一种土壤稳铬药剂及土壤稳铬的方法，解决现有技术处理污染土壤时，无法低成本、快速有效地实现铬的还原和稳定的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种土壤稳铬药剂，所述药剂包括稳定剂和还原剂，所述稳定剂包括炉渣粉和矿物质粉。
可选的，所述矿物质粉包括生石灰、海泡石、粉煤灰、电气石粉、凹凸棒粉及红砖粉中的任意一种或多种组合。
可选的，所述还原剂包括硫酸亚铁、硫代硫酸钠、硫化钠以及腐殖酸中的任意一种或多种组合。
可选的，以质量份计，所述药剂包括稳定剂60-95份和还原剂8-17份。
可选的，以质量份计，所述稳定剂包括炉渣粉30-55份和矿物质粉0-40份。
可选的，所述炉渣粉的粒径＜0.6mm，所述矿物质粉的粒径＜0.25mm。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种土壤稳铬的方法，采用上述任意一项土壤稳铬药剂进行稳铬，包括如下步骤：
将污染土壤经除杂、破碎、研磨及晾晒，得到均质污染土；
将所述均质污染土与所述稳定剂混合搅拌，得到稳定土；
将所述稳定土与所述还原剂的溶液混合搅拌后经养护，得到还原土；
其中：
所述均质污染土的粒径≤5mm；
所述养护的时间为5-10天。
可选的，所述将所述稳定土与所述还原剂的溶液混合指，采用喷淋的方式，分次且等量地将所述还原剂加入所述稳定土内。
可选的，所述分次加入与搅拌交替进行。
可选的，所述还原剂的质量为所述污染土壤的质量的25-35％，所述分次加入的次数为2-5次。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明实施例提供的一种土壤稳铬药剂，所述药剂包括稳定剂和还原剂，所述稳定剂包括炉渣粉和矿物质粉。该药剂采用生活垃圾焚烧炉渣为基材，有效降低成本，辅以矿物质粉，通过还原加稳定的模式处理污染土壤，具体地，通过还原剂将污染土壤中的六价铬还原为三价铬，并通过稳定剂将三价铬固定于土壤中，有效降低三价铬的迁移性，并有效降低三价铬被氧化的风险。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供的一种土壤稳铬的方法的流程图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。例如，室温可以是指10～35℃区间内的温度。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
根据本发明一种典型的实施方式，提供了一种土壤稳铬药剂，所述药剂包括稳定剂和还原剂，所述稳定剂包括炉渣粉和矿物质粉。
整体地，该药剂采用生活垃圾焚烧炉渣为基材，有效降低成本，辅以矿物质粉，通过还原加稳定的模式处理污染土壤，具体地，通过还原剂将污染土壤中的六价铬还原为三价铬，并通过稳定剂将三价铬固定于土壤中，有效降低三价铬的迁移性，并有效降低三价铬被氧化的风险。
具体而言：该药剂采用炉渣粉和矿物质粉作为稳定剂的机理为：首先炉渣粉中含有很高比例的CaO，CaO可以结合水分和空气中的CO2发生特殊的碳酸化反应，在反应过程中先生成Ca(OH)2和H2CO3，最终生成CaCO3沉淀，随着反应的推移碳酸化产物不断增加，覆盖在介质表面不断加厚形成新的矿物相，重金属吸附包裹在其中，降低了其浸出转化反应的能力，也降低了三价铬被重新氧化的风险，同时碳酸化反应使重金属形成难溶的碳酸盐沉淀，使其更难浸出；其次炉渣组分丰富，含有较多的硅酸盐与钾、钙、镁等碱金属氧化物，具有很强的酸缓冲能力，可以抵抗环境变化引起的土壤重金属存在形式变化，不易浸出；再有炉渣粉经过高温灼烧，具有多孔性，有很高的比表面积和表面能，重金属吸附在其中，辅以多种矿物质粉，增强了炉渣粉的吸附性能，从而进一步降低了重金属的迁移性。
作为一种可选的实施方式，所述矿物质粉包括生石灰、海泡石、粉煤灰、电气石粉、凹凸棒粉及红砖粉中的任意一种或多种组合。
选取上述物质的原因在于：上述矿物质粉中均含有一定比例的氧化钙、硅酸盐以及其他碱金属氧化物，有利于重金属稳定反应的发生，同时这些矿物质粉材料易得，又有较强的吸附性能，有利于土壤重金属的固定，进一步的，粉煤灰与红砖粉分别属于固废材料，同炉渣粉一起协同作为土壤重金属稳定化材料，实现了固体废物的附加利用。
作为一种可选的实施方式，所述还原剂包括硫酸亚铁、硫代硫酸钠、硫化钠以及腐殖酸中的任意一种或多种组合。
选取上述物质的原因在于：针对土壤六价铬的修复关键在于将六价铬还原成为三价格从而降低重金属毒性，硫酸亚铁、硫代硫酸钠、硫化钠中低价态的铁、硫可以将六价铬还原成为三价格。腐殖酸作为一种有机修复材料，其中含有多种硫化物成分，可以有效的还原六价铬。
作为一种可选的实施方式，以质量份计，所述药剂包括稳定剂60-95份和还原剂8-17份。
控制上述比例的原因在于：稳定剂与还原剂相互协同修复土壤中六价铬，其复合比例存在一定的科学有效范围，所述稳定剂均为固态，具有松散结构，加入待修复土壤中均会引起土壤的增容，增加了修复后土壤处置困难，过量的添加稳定剂增容量增大的同时修复效果并不会显著提升；另一方面还原剂的过量添加还原效果不再提高，同时对土壤性质有较大影响，甚至由于引入大量其他离子，造成二次污染。
作为一种可选的实施方式，以质量份计，所述稳定剂包括炉渣粉30-55份和矿物质粉0-40份。
控制上述比例的原因在于：稳定剂组分以炉渣粉为主要，矿物质粉为辅助，且二者存在协同作用，过量的添加主料和辅料均会引起过量增容效应，添加量过少不利于铬的吸附稳定，无法降低其迁移性。
作为一种可选的实施方式，所述炉渣粉的粒径＜0.6mm，所述矿物质粉的粒径＜0.25mm。
控制粒径范围的原因在于：粒径小具有较强的表面活性和表面能，有利于稳定反应的进行，同时也有利于重金属吸附在矿物质表面。
根据本发明另一种典型的实施方式，提供了一种土壤稳铬的方法，采用上述任意一项土壤稳铬药剂进行稳铬，包括如下步骤：
S1、将污染土壤经除杂、破碎、研磨及晾晒，得到均质污染土；
S2、将所述均质污染土与所述稳定剂混合搅拌，得到稳定土；
S3、将所述稳定土与所述还原剂的溶液混合搅拌后经养护，得到还原土；
其中：
所述均质污染土的粒径≤5mm；
所述养护的时间为5-10天。
该方法采用上述土壤稳铬药剂进行，对污染土壤中的六价铬进行还原，并对还原后的三价铬进行稳定，防止其发生迁移，同时防止其再次氧化。
具体地，该方法中，先使均质污染土与稳定剂混合的原因在于：污染土与稳定剂均属于干性物质，在加水反应之前干混合搅拌有利于药剂与土壤的充分混合，保证后期反应过程中稳定剂均匀存在于土壤中。
控制均质污染土的粒径≤5mm的原因在于：有利于药剂与土壤充分接触反应，粒径大会造成反应不充分，不利于搅拌。
控制养护时间为5-10天的原因在于：使药剂与污染土壤充分反应，同时固定重金属于土壤中，降低重金属迁移性。
作为一种可选的实施方式，所述将所述稳定土与所述还原剂的溶液混合指，采用喷淋的方式，分次且等量地将所述还原剂加入所述稳定土内。
采用喷淋的原因在于：可使水与固相充分接触反应，易于混合搅拌。
分次的原因在于：可控制用水量。
作为一种可选的实施方式，所述分次加入与搅拌交替进行。
交替进行的原因在于：可使固液充分混合，保证反应充分进行。
作为一种可选的实施方式，所述还原剂的质量为所述污染土壤的质量的25-35％，所述分次加入的次数为2-5次。
控制上述比例的原因在于：能够对土壤中铬起到最佳的还原稳定效果，同时反应充分，增容量小。
下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请进行详细说明。
实施例1
本实施例提供了一种土壤稳铬药剂，成分为：5kg的炉渣粉、2kg的海泡石、1kg硫酸亚铁。
本实施例还提供了一种土壤稳铬的方法，包括如下步骤：
S1、取103kg污染土壤，其Cr6+浸出浓度为14.54mg/L将污染土壤经除杂、破碎、研磨及晾晒，得到粒径≤5mm的101kg均质污染土；
S2、将均质污染土与稳定剂混合搅拌，得到稳定土；
S3、将稳定土与还原剂的溶液混合搅拌后经养护，得到129kg还原土；
S3.1、以1kg硫酸亚铁配置20L溶液；
S3.2、将20L溶液分3次喷淋加入稳定土内。
实施例2
本实施例提供了一种土壤稳铬药剂，成分为：5kg的炉渣粉、5kg的氧化钙、2kg硫酸亚铁。
本实施例还提供了一种土壤稳铬的方法，包括如下步骤：
S1、取103kg污染土壤，其Cr6+浸出浓度为18.46mg/L，将污染土壤经除杂、破碎、研磨及晾晒，得到粒径≤5mm的100kg均质污染土；
S2、将均质污染土与稳定剂混合搅拌，得到稳定土；
S3、将稳定土与还原剂的溶液混合搅拌后经养护，得到132kg还原土；
S3.1、以2kg硫酸亚铁配置20L溶液；
S3.2、将20L溶液分3次喷淋加入稳定土内。
实施例3
本实施例提供了一种土壤稳铬药剂，成分为：5kg的炉渣粉、5kg的海泡石、2kg硫代硫酸钠。
本实施例还提供了一种土壤稳铬的方法，包括如下步骤：
S1、取102kg污染土壤，其Cr6+浸出浓度为67.92mg/L，将污染土壤经除杂、破碎、研磨及晾晒，得到粒径≤5mm的101kg均质污染土；
S2、将均质污染土与稳定剂混合搅拌，得到稳定土；
S3、将稳定土与还原剂的溶液混合搅拌后经养护，得到133kg还原土；
S3.1、以2kg硫代硫酸钠配置20L溶液；
S3.2、将20L溶液分3次喷淋加入稳定土内。
对比例1
本对比例采用只加入硫酸亚铁溶液稳定化铬污染土：
S1、取102kg污染土壤，其Cr6+浸出浓度为14.54mg/L，将污染土壤经除杂、破碎、研磨及晾晒，得到粒径≤5mm的100kg均质污染土；
S2、以1kg硫酸亚铁配置20L溶液；
S3、将20L溶液分3次喷淋加入稳定土内。
实验例
获取XXkg的情况相同的污染土壤，分别以实施例1-N和对比例1-N的方法进行处理，处理后分别取样，检测样品中的三价铬含量(或六价铬含量)，检测结果见表1。
表1三价铬含量统计
由表1可知，本发明实施例1-3将六价铬还原为三价铬的效果明显好于对比例1。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种土壤稳铬药剂，其特征在于，所述药剂包括稳定剂和还原剂，所述稳定剂包括炉渣粉和矿物质粉。
2.根据权利要求1所述的土壤稳铬药剂，其特征在于，所述矿物质粉包括生石灰、海泡石、粉煤灰、电气石粉、凹凸棒粉及红砖粉中的任意一种或多种组合。
3.根据权利要求1所述的土壤稳铬药剂，其特征在于，所述还原剂包括硫酸亚铁、硫代硫酸钠、硫化钠以及腐殖酸中的任意一种或多种组合。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的土壤稳铬药剂，其特征在于，以质量份计，所述药剂包括稳定剂60-95份和还原剂8-17份。
5.根据权利要求4所述的土壤稳铬药剂，其特征在于，以质量份计，所述稳定剂包括炉渣粉30-55份和矿物质粉0-40份。
6.根据权利要求1所述的土壤稳铬药剂，其特征在于，所述炉渣粉的粒径＜0.6mm，所述矿物质粉的粒径＜0.25mm。
7.一种土壤稳铬的方法，其特征在于，采用权利要求1-6中任意一项所述的土壤稳铬药剂进行稳铬，包括如下步骤：
将污染土壤经除杂、破碎、研磨及晾晒，得到均质污染土；
将所述均质污染土与所述稳定剂混合搅拌，得到稳定土；
将所述稳定土与所述还原剂的溶液混合搅拌后经养护，得到还原土；
其中：
所述均质污染土的粒径≤5mm；
所述养护的时间为5-10天。
8.根据权利要求7所述的土壤稳铬的方法，其特征在于，所述将所述稳定土与所述还原剂的溶液混合指，采用喷淋的方式，分次且等量地将所述还原剂的溶液加入所述稳定土内。
9.根据权利要求8所述的土壤稳铬的方法，其特征在于，所述分次加入与搅拌交替进行。
10.根据权利要求8所述的土壤稳铬的方法，其特征在于，所述还原剂的质量为所述污染土壤的质量的25-35％，所述分次加入的次数为2-5次。
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| CN110079321A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-08-02 | 上海汇蓬环境技术有限公司 | 一种六价铬污染土壤修复药剂制备及使用方法 |
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| Title |
|---|
| 竹涛主编: "中国战略性新兴产业.新材料.环境工程材料", vol. 1, 30 June 2016, 冶金工业出版社, pages: 245 * |
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