CN114393024A - 一种利用氯铝酸钙稳定污染土壤中砷、镉、锌的方法 - Google Patents

一种利用氯铝酸钙稳定污染土壤中砷、镉、锌的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及土壤处理技术领域，具体涉及一种利用氯铝酸钙稳定污染土壤中砷、镉、锌的方法，包括：利用含钙聚合铝溶液和氢氧化钙溶液制备氯铝酸钙纯品；污染土壤预处理；在预处理后的污染土壤中添加质氯铝酸钙纯品，搅拌均匀后于自然条件下稳定处理；本发明整体工艺设计合理，采用氯铝酸钙纯品为药剂添加至污染土壤中对重金属进行稳定处理，其安全无毒害、对环境具有较佳的友好性能；且其稳定化效果不依赖pH的调节，稳定化机制在中性pH区间内均能够实现并保持；整体工艺具备成本低、易推广的优势。

Description

一种利用氯铝酸钙稳定污染土壤中砷、镉、锌的方法
技术领域
本发明涉及土壤处理技术领域，具体涉及一种利用氯铝酸钙稳定污染土壤中砷、镉、锌的方法。
背景技术
重金属污染及防护已经成为当前环境问题重要研究对象。
重金属在土壤中一般不易随水淋溶，不能被土壤微生物分解；相反，生物体可以富集重金属，常常使重金属在土壤环境中逐渐积累，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，还有的通过食物链以有害浓度在人体内蓄积，严重危害人体健康。重金属对土壤环境的污染与水环境的污染相比，其治理难度更大.污染危害更大
治理土壤重金属污染的途径主要有两种：一是改变重金属在土壤中的存在形态，使其固定.降低其在环境中的迁移性和生物可利用性；二是从土壤中去除重金属。
在众多修复技术中，重金属稳定化技术由于修复效果显著、施工工艺简单、工期短、修复费用合理等特点在国内外得到广泛应用。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种利用氯铝酸钙稳定污染土壤中砷、镉、锌的方法。
本发明的技术方案为：一种利用氯铝酸钙稳定污染土壤中砷、镉、锌的方法，包括：
S1、氯铝酸钙纯品的制备
利用含钙聚合铝溶液和氢氧化钙溶液制备氯铝酸钙纯品；
S2、污染土壤预处理
S2-1、污染土壤调查
对待处理的污染土壤区域进行采样监测，确定污染土壤的实际污染面积并划分区块、确定污染土壤的实际污染深度并根据污染土壤深度进行深度分类；
S2-2、除杂处理
根据污染土壤深度的分类对待处理的污染土壤进行不同深度的翻犁处理，然后对大块杂物进行去除处理；
S2-3、污染土壤参数控制
控制污染土壤含水量为30～40％、pH为6.5～7.5；
S3、污染土壤稳定处理
在预处理后的污染土壤中添加质氯铝酸钙纯品，搅拌均匀后于自然条件下稳定处理。
进一步地，所述S1具体为：
S1-1、备料
分别制备Al2O3质量浓度为8～10％的含钙聚合铝溶液、浓度为10～12％的氢氧化钙溶液，备用；
S1-2、制备氯铝酸钙乳液
按照Ca与Al物质的量比为3～3.5:1的比例将含钙聚合铝溶液与氢氧化钙溶液混合，持续搅拌得到氯铝酸钙乳液；
S1-3、制备氯铝酸钙纯品
将氯铝酸钙乳液抽滤、干燥得到氯铝酸钙纯品。
进一步地，所述S1-2具体为：按照Ca与Al物质的量比为3～3.5:1的比例将含钙聚合铝溶液与氢氧化钙溶液混合，以60～100r/min的搅拌速率搅拌90～120min得到氯铝酸钙乳液。
进一步地，所述S1-2具体为：按照Ca与Al物质的量比为3～3.5:1的比例将含钙聚合铝溶液与氢氧化钙溶液混合，先以150～180r/min的搅拌速率搅拌30～50min，然后再以30～60r/min的搅拌速率持续搅拌30～50min得到氯铝酸钙乳液。
进一步地，所述S1-3具体为：将氯铝酸钙乳液真空抽滤后用去离子水洗涤2～3次，在45～50℃环境下干燥得到氯铝酸钙纯品。
进一步地，S2-1所述污染土壤深度具体分为小于等于20cm、介于20～100cm之间、大于等于100cm三类。
进一步地，S2-1所述污染土壤深度小于等于20cm时，S2-2进行深度为20cm的翻犁处理；S2-1所述污染土壤深度介于20～100cm之间、大于等于100cm时，S2-2进行深度为100cm的翻犁处理。
进一步地，所述S3具体为：在预处理后的污染土壤中添加质量百分数为1～3％的氯铝酸钙纯品，搅拌均匀后于自然条件下稳定处理3～7d。
进一步地，所述S3具体为：在预处理后的污染土壤中添加质量百分数为3％的氯铝酸钙纯品，搅拌均匀后于自然条件下稳定处理7d。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明整体工艺设计合理，采用氯铝酸钙纯品为药剂添加至污染土壤中对重金属进行稳定处理，其安全无毒害、对环境具有较佳的友好性能；且其稳定化效果不依赖pH的调节，稳定化机制在中性pH区间内均能够实现并保持；整体工艺具备成本低、易推广的优势。
附图标记
图1时本发明工艺流程图；
图2是本发明实验例氯铝酸钙纯品处理后污染土壤中As稳定化率变化条形图；
图3是本发明实验例氯铝酸钙纯品处理后污染土壤中Cd稳定化率变化条形图；
图4是本发明实验例氯铝酸钙纯品处理后污染土壤中Zn稳定化率变化条形图；
具体实施方式
实施例1
一种利用氯铝酸钙稳定污染土壤中砷、镉、锌的方法，包括：
S1、氯铝酸钙纯品的制备
S1-1、备料
分别制备Al2O3质量浓度为8％的含钙聚合铝溶液、浓度为10％的氢氧化钙溶液，备用；
S1-2、制备氯铝酸钙乳液
按照Ca与Al物质的量比为3:1的比例将含钙聚合铝溶液与氢氧化钙溶液混合，以60r/min的搅拌速率搅拌120min得到氯铝酸钙乳液；
S1-3、制备氯铝酸钙纯品
将氯铝酸钙乳液真空抽滤后用去离子水洗涤2次，在45℃环境下干燥得到氯铝酸钙纯品；
S2、污染土壤预处理
S2-1、污染土壤调查
对待处理的污染土壤区域进行采样监测，确定污染土壤的实际污染面积并划分区块、确定污染土壤的实际污染深度并根据污染土壤深度进行深度分类；其中，污染土壤深度具体分为小于等于20cm、介于20～100cm之间、大于等于100cm三类；
S2-2、除杂处理
根据污染土壤深度的分类对待处理的污染土壤进行不同深度的翻犁处理，然后对大块杂物进行去除处理；其中，当污染土壤深度小于等于20cm时，进行深度为20cm的翻犁处理；当污染土壤深度介于20～100cm之间、大于等于100cm时，进行深度为100cm的翻犁处理；
S2-3、污染土壤参数控制
控制污染土壤含水量为30％、pH为6.5～7.5；
S3、污染土壤稳定处理
在预处理后的污染土壤中添加质量百分数为1％的氯铝酸钙纯品，搅拌均匀后于自然条件下稳定处理3d。
实施例2
一种利用氯铝酸钙稳定污染土壤中砷、镉、锌的方法，包括：
S1、氯铝酸钙纯品的制备
S1-1、备料
分别制备Al2O3质量浓度为10％的含钙聚合铝溶液、浓度为12％的氢氧化钙溶液，备用；
S1-2、制备氯铝酸钙乳液
按照Ca与Al物质的量比为3.2:1的比例将含钙聚合铝溶液与氢氧化钙溶液混合，以80r/min的搅拌速率搅拌100min得到氯铝酸钙乳液；
S1-3、制备氯铝酸钙纯品
将氯铝酸钙乳液真空抽滤后用去离子水洗涤3次，在45℃环境下干燥得到氯铝酸钙纯品；
S2、污染土壤预处理
S2-1、污染土壤调查
对待处理的污染土壤区域进行采样监测，确定污染土壤的实际污染面积并划分区块、确定污染土壤的实际污染深度并根据污染土壤深度进行深度分类；其中，污染土壤深度具体分为小于等于20cm、介于20～100cm之间、大于等于100cm三类；
S2-2、除杂处理
根据污染土壤深度的分类对待处理的污染土壤进行不同深度的翻犁处理，然后对大块杂物进行去除处理；其中，当污染土壤深度小于等于20cm时，进行深度为20cm的翻犁处理；当污染土壤深度介于20～100cm之间、大于等于100cm时，进行深度为100cm的翻犁处理；
S2-3、污染土壤参数控制
控制污染土壤含水量为35％、pH为6.5～7.5；
S3、污染土壤稳定处理
在预处理后的污染土壤中添加质量百分数为2％的氯铝酸钙纯品，搅拌均匀后于自然条件下稳定处理5d。
实施例3
一种利用氯铝酸钙稳定污染土壤中砷、镉、锌的方法，包括：
S1、氯铝酸钙纯品的制备
S1-1、备料
分别制备Al2O3质量浓度为10％的含钙聚合铝溶液、浓度为12％的氢氧化钙溶液，备用；
S1-2、制备氯铝酸钙乳液
按照Ca与Al物质的量比为3.5:1的比例将含钙聚合铝溶液与氢氧化钙溶液混合，以100r/min的搅拌速率搅拌90min得到氯铝酸钙乳液；
S1-3、制备氯铝酸钙纯品
将氯铝酸钙乳液真空抽滤后用去离子水洗涤3次，在50℃环境下干燥得到氯铝酸钙纯品；
S2、污染土壤预处理
S2-1、污染土壤调查
对待处理的污染土壤区域进行采样监测，确定污染土壤的实际污染面积并划分区块、确定污染土壤的实际污染深度并根据污染土壤深度进行深度分类；其中，污染土壤深度具体分为小于等于20cm、介于20～100cm之间、大于等于100cm三类；
S2-2、除杂处理
根据污染土壤深度的分类对待处理的污染土壤进行不同深度的翻犁处理，然后对大块杂物进行去除处理；其中，当污染土壤深度小于等于20cm时，进行深度为20cm的翻犁处理；当污染土壤深度介于20～100cm之间、大于等于100cm时，进行深度为100cm的翻犁处理；
S2-3、污染土壤参数控制
控制污染土壤含水量为40％、pH为6.5～7.5；
S3、污染土壤稳定处理
在预处理后的污染土壤中添加质量百分数为3％的氯铝酸钙纯品，搅拌均匀后于自然条件下稳定处理7d。
实施例4
一种利用氯铝酸钙稳定污染土壤中砷、镉、锌的方法，包括：
S1、氯铝酸钙纯品的制备
S1-1、备料
分别制备Al2O3质量浓度为8％的含钙聚合铝溶液、浓度为10％的氢氧化钙溶液，备用；
S1-2、制备氯铝酸钙乳液
按照Ca与Al物质的量比为3:1的比例将含钙聚合铝溶液与氢氧化钙溶液混合，先以150r/min的搅拌速率搅拌50min，然后再以30r/min的搅拌速率持续搅拌50min得到氯铝酸钙乳液；
S1-3、制备氯铝酸钙纯品
将氯铝酸钙乳液真空抽滤后用去离子水洗涤2次，在45℃环境下干燥得到氯铝酸钙纯品；
S2、污染土壤预处理
S2-1、污染土壤调查
对待处理的污染土壤区域进行采样监测，确定污染土壤的实际污染面积并划分区块、确定污染土壤的实际污染深度并根据污染土壤深度进行深度分类；其中，污染土壤深度具体分为小于等于20cm、介于20～100cm之间、大于等于100cm三类；
S2-2、除杂处理
根据污染土壤深度的分类对待处理的污染土壤进行不同深度的翻犁处理，然后对大块杂物进行去除处理；其中，当污染土壤深度小于等于20cm时，进行深度为20cm的翻犁处理；当污染土壤深度介于20～100cm之间、大于等于100cm时，进行深度为100cm的翻犁处理；
S2-3、污染土壤参数控制
控制污染土壤含水量为30％、pH为6.5～7.5；
S3、污染土壤稳定处理
在预处理后的污染土壤中添加质量百分数为1％的氯铝酸钙纯品，搅拌均匀后于自然条件下稳定处理3d。
实施例5
一种利用氯铝酸钙稳定污染土壤中砷、镉、锌的方法，包括：
S1、氯铝酸钙纯品的制备
S1-1、备料
分别制备Al2O3质量浓度为9％的含钙聚合铝溶液、浓度为11％的氢氧化钙溶液，备用；
S1-2、制备氯铝酸钙乳液
按照Ca与Al物质的量比为3.2:1的比例将含钙聚合铝溶液与氢氧化钙溶液混合，先以160r/min的搅拌速率搅拌40min，然后再以50r/min的搅拌速率持续搅拌40min得到氯铝酸钙乳液；
S1-3、制备氯铝酸钙纯品
将氯铝酸钙乳液真空抽滤后用去离子水洗涤3次，在50℃环境下干燥得到氯铝酸钙纯品；
S2、污染土壤预处理
S2-1、污染土壤调查
对待处理的污染土壤区域进行采样监测，确定污染土壤的实际污染面积并划分区块、确定污染土壤的实际污染深度并根据污染土壤深度进行深度分类；其中，污染土壤深度具体分为小于等于20cm、介于20～100cm之间、大于等于100cm三类；
S2-2、除杂处理
根据污染土壤深度的分类对待处理的污染土壤进行不同深度的翻犁处理，然后对大块杂物进行去除处理；其中，当污染土壤深度小于等于20cm时，进行深度为20cm的翻犁处理；当污染土壤深度介于20～100cm之间、大于等于100cm时，进行深度为100cm的翻犁处理；
S2-3、污染土壤参数控制
控制污染土壤含水量为35％、pH为6.5～7.5；
S3、污染土壤稳定处理
在预处理后的污染土壤中添加质量百分数为2％的氯铝酸钙纯品，搅拌均匀后于自然条件下稳定处理5d。
实施例6
一种利用氯铝酸钙稳定污染土壤中砷、镉、锌的方法，包括：
S1、氯铝酸钙纯品的制备
S1-1、备料
分别制备Al2O3质量浓度为10％的含钙聚合铝溶液、浓度为12％的氢氧化钙溶液，备用；
S1-2、制备氯铝酸钙乳液
按照Ca与Al物质的量比为3.5:1的比例将含钙聚合铝溶液与氢氧化钙溶液混合，先以180r/min的搅拌速率搅拌30min，然后再以60r/min的搅拌速率持续搅拌30min得到氯铝酸钙乳液；
S1-3、制备氯铝酸钙纯品
将氯铝酸钙乳液真空抽滤后用去离子水洗涤3次，在50℃环境下干燥得到氯铝酸钙纯品；
S2、污染土壤预处理
S2-1、污染土壤调查
对待处理的污染土壤区域进行采样监测，确定污染土壤的实际污染面积并划分区块、确定污染土壤的实际污染深度并根据污染土壤深度进行深度分类；其中，污染土壤深度具体分为小于等于20cm、介于20～100cm之间、大于等于100cm三类；
S2-2、除杂处理
根据污染土壤深度的分类对待处理的污染土壤进行不同深度的翻犁处理，然后对大块杂物进行去除处理；其中，当污染土壤深度小于等于20cm时，进行深度为20cm的翻犁处理；当污染土壤深度介于20～100cm之间、大于等于100cm时，进行深度为100cm的翻犁处理；
S2-3、污染土壤参数控制
控制污染土壤含水量为40％、pH为6.5～7.5；
S3、污染土壤稳定处理
在预处理后的污染土壤中添加质量百分数为3％的氯铝酸钙纯品，搅拌均匀后于自然条件下稳定处理7d。
实验例
1)取湖南湘潭某农田污染土壤为试验土壤；污染土壤理化性质见表1，污染土壤pH呈中性，属于砂质壤土，有机质含量较高；供试土样重金属含量见表2；
表1：供试土壤理化性质
Figure BDA0003477488010000121
2)稳定化试验：
多组试验同时进行：分别称取污染土壤150g于不同500mL烧杯中，分别添加不同质量百分比的氯铝酸钙纯品进行稳定化试验，其中，氯铝酸钙纯品为实施例1步骤S1制备得到；具体实验参数见表3；
表3：实验参数
Figure BDA0003477488010000122
3)浸出试验：依据《危险废物鉴别标准—浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)和《固体废物浸出毒性浸出方法-水平震荡法》(HJ/T 557-2010)标准进行浸出试验；
4)结论：
如图2所示，氯铝酸钙纯品对污染土壤中As有一定的稳定化效果，稳定化处理时间一定时，As稳定化率随着氯铝酸钙纯品添加量增加而上升；当氯铝酸钙纯品添加量一定时，As稳定化率随着稳定化时间增加而上升；当稳定化时间为7天时，氯铝酸钙纯品添加量为3％时，稳定化效果最好，稳定化率最高为56.24％；浸出液中As浓度由原土中2.098μg/L降低至0.93μg/L；
如图3所示，氯铝酸钙纯品对污染土壤中Cd有一定的稳定化效果；当稳定化时间一定时，Cd稳定化率随着氯铝酸钙纯品添加量增加而上升；且当氯铝酸钙纯品添加量一定时，Cd稳定化率随着稳定化时间增加而上升；当稳定化时间为7天时，氯铝酸钙纯品添加量为3％时，稳定化效果最好，稳定化率最高为82.94％；浸出液中Cd浓度由原土中1.24μg/L降低至0.21μg/L；
如图4所示，氯铝酸钙纯品对污染土壤中Zn有一定的稳定化效果；当稳定化时间一定时，Zn稳定化率随着氯铝酸钙纯品添加量增加而上升；但氯铝酸钙纯品添加量一定时，Zn稳定化率并没有随着稳定化时间增加而增加；氯铝酸钙添加量为3％时，经过3天和7天稳定化后，Zn稳定化率维持在90％以上；稳定化为3天时，氯铝酸钙纯品添加量为3％时，稳定化效果最好，Zn的稳定化率最高为97.59％；浸出液中Zn浓度由原土中20.87μg/L降低至0.50μg/L。

Claims (10)

1.一种利用氯铝酸钙稳定污染土壤中砷、镉、锌的方法，其特征在于，包括：
S1、氯铝酸钙纯品的制备
利用含钙聚合铝溶液和氢氧化钙溶液制备氯铝酸钙纯品；
S2、污染土壤预处理
S2-1、污染土壤调查
对待处理的污染土壤区域进行采样监测，确定污染土壤的实际污染面积并划分区块、确定污染土壤的实际污染深度并根据污染土壤深度进行深度分类；
S2-2、除杂处理
根据污染土壤深度的分类对待处理的污染土壤进行不同深度的翻犁处理，然后对大块杂物进行去除处理；
S2-3、污染土壤参数控制
控制污染土壤含水量为30～40％、pH为6.5～7.5；
S3、污染土壤稳定处理
在预处理后的污染土壤中添加质氯铝酸钙纯品，搅拌均匀后于自然条件下稳定处理。
2.根据权利要求1所述的一种利用氯铝酸钙稳定污染土壤中砷、镉、锌的方法，其特征在于，所述S1具体为：
S1-1、备料
分别制备Al2O3质量浓度为8～10％的含钙聚合铝溶液、浓度为10～12％的氢氧化钙溶液，备用；
S1-2、制备氯铝酸钙乳液
按照Ca与Al物质的量比为3～3.5:1的比例将含钙聚合铝溶液与氢氧化钙溶液混合，持续搅拌得到氯铝酸钙乳液；
S1-3、制备氯铝酸钙纯品
将氯铝酸钙乳液抽滤、干燥得到氯铝酸钙纯品。
3.根据权利要求2所述的一种利用氯铝酸钙稳定污染土壤中砷、镉、锌的方法，其特征在于，所述S1-2具体为：按照Ca与Al物质的量比为3～3.5:1的比例将含钙聚合铝溶液与氢氧化钙溶液混合，以60～100r/min的搅拌速率搅拌90～120min得到氯铝酸钙乳液。
4.根据权利要求2所述的一种利用氯铝酸钙稳定污染土壤中砷、镉、锌的方法，其特征在于，所述S1-2具体为：按照Ca与Al物质的量比为3～3.5:1的比例将含钙聚合铝溶液与氢氧化钙溶液混合，先以150～180r/min的搅拌速率搅拌30～50min，然后再以30～60r/min的搅拌速率持续搅拌30～50min得到氯铝酸钙乳液。
5.根据权利要求2所述的一种利用氯铝酸钙稳定污染土壤中砷、镉、锌的方法，其特征在于，所述S1-3具体为：将氯铝酸钙乳液真空抽滤后用去离子水洗涤2～3次，在45～50℃环境下干燥得到氯铝酸钙纯品。
6.根据权利要求1所述的一种利用氯铝酸钙稳定污染土壤中砷、镉、锌的方法，其特征在于，S2-1所述污染土壤深度具体分为小于等于20cm、介于20～100cm之间、大于等于100cm三类。
7.根据权利要求6所述的一种利用氯铝酸钙稳定污染土壤中砷、镉、锌的方法，其特征在于，S2-1所述污染土壤深度小于等于20cm时，S2-2进行深度为20cm的翻犁处理；S2-1所述污染土壤深度介于20～100cm之间、大于等于100cm时，S2-2进行深度为100cm的翻犁处理。
8.根据权利要求1所述的一种利用氯铝酸钙稳定污染土壤中砷、镉、锌的方法，其特征在于，所述S3具体为：在预处理后的污染土壤中添加质量百分数为1～3％的氯铝酸钙纯品，搅拌均匀后于自然条件下稳定处理3～7d。
9.根据权利要求1所述的一种利用氯铝酸钙稳定污染土壤中砷、镉、锌的方法，其特征在于，所述S3具体为：在预处理后的污染土壤中添加质量百分数为3％的氯铝酸钙纯品，搅拌均匀后于自然条件下稳定处理7d。
10.根据权利要求1所述的一种利用氯铝酸钙稳定污染土壤中砷、镉、锌的方法，其特征在于，所述S3具体为：在预处理后的污染土壤中添加质量百分数为3％的氯铝酸钙纯品，搅拌均匀后于自然条件下稳定处理7d。
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