一种钙基液态固化剂及其原位固定钒污染土壤的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于重金属污染土壤修复技术领域，具体涉及到一种钙基液态固化剂及其 原位固定钒污染土壤的方法。 技术背景
[0002] 由于可以大幅提高钢的强度、韧性、延展性和耐热性，作为添加剂，大量的钒V被 应用于钢铁行业中。土壤中平均钒含量只有0. 01 %，与地壳表面和形成土壤的风化岩中的 含量非常接近，在含钒矿石及氧化铁分布密集区域的土壤中钒含量较高，一般以难溶性盐 类形式存在。
[0003] 钒是某些动物的必需营养元素，也在植物体内的多种酶促反应过程中起着重要作 用，但同时，钒化合物也有着较强的毒性及致癌作用，包括造成DNA损伤和细胞转化等负面 的生物效应。含钒矿物的开采、粉碎、烧结、炼钢等系列工艺过程，均存在钒排入环境。排放 到水体和大气中的钒最终往往汇集到土壤中，堆砌钒渣的渗滤液也会提高土壤钒含量，最 终造成土壤的钒污染。此外，石煤中还伴生了 Cr、Cd、Pb、Cu、Zn等重金属，也会导致土壤中 伴生重金属超标。
[0004] 钒对人体存在健康风险，钒矿的开采加工等过程也已经造成了对土壤的污染，但 是目前对钒的研宄较少，《国家危险废物名录》中未列入钒渣，尚无针对钒污染土壤的修复 文献报道。
【发明内容】
[0005] 为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种钙基液态固化剂及其原 位固定钒污染土壤的方法，具有反应充分，施工简单，适用酸性土壤等特点。
[0006] 为达到上述目的，本发明的技术方案为：
[0007] -种钙基液态固化剂，包括30. 0~40. 0份的固化剂A和0. 5~1. 0份的固化剂 B，固化剂A是将熟石灰、氯化钙或磷酸二氢钙，按照1. 0:20. 0~50. 0的质量比与水混合制 成，固化剂B为含量40. 0%~50. 0%的工业级钠水玻璃，所述份数为质量份数。
[0008] 所述的钙基液态固化剂原位固定钒污染土壤的方法，包括以下步骤：
[0009] 1)将固化剂A、固化剂B，按照30. 0~40. 0份、0. 5~1. 0份的质量份数，现场进 行搅拌混合；
[0010] 2)对于污染深度在20. 0cm以内的表层钒污染土壤，将步骤1)的混合浆料均匀喷 洒到土壤中，固化剂的用量为污染土壤质量的30. 0%~40. 0%，换算为喷洒量为160. 0~ 220.0 L/m2,并进行耕犁混合，耕犁深度为15. 0~20. 0cm，耕犁2~3遍，不定期补水，保持 含水率20. 0~30. 0%，保养5~7天，
[0011] 对于污染深度在20. 0cm~200. 0cm的深层钒污染土壤，在场地中布点打孔，每 1. OmX 1. 0m ~2. OmX 2. 0m 打一个灌注孔，孔直径为 10. 0 ~20. 0cm，孔深 20. 0 ~200. 0cm， 将步骤1)的混合浆液进行灌注，固化剂的用量为污染土壤质量的30. 0%~40. 0%，换算为 每孔的灌注量为1500. 0~7500. 0L，不定期补水，保持含水率20. 0~30. 0 %，保养5~7 天。
[0012] 所述的f凡污染土壤中V含量在2000.0 mg/kg~7000.0 mg/kg，土壤pH在5. 0~ 7. 0〇
[0013] 所述的妈基液态固化剂用于轨污染土壤中重金属V、Cr、Cd、Pb、Cu、Zn的固化， 对钒及伴生重金属污染土壤的具有良好的固定效果，V、Cr、Cd、Pb、Cu、Zn的浸出量减少 50. 0%~90. 0%。
[0014] 钙基液态固化剂的固化机理为：固化剂中的钙基物质提供游离的Ca2+，可与迀移 性较强的V的溶解态VCV形成较为稳定的Ca (V0 3) 2沉淀，降低V的迀移性，从而达到固化稳 定化的目的。而且Ca2+对伴生重金属Cd 2+有拮抗作用，可抑制酸性土壤上植物对Cd的吸 收。钙基液态固化剂呈碱性，与酸性土壤混合后，可以提高土壤PH，可降低大部分重金属的 迀移性和生物有效性，尤其有助于Cd、Cu、Zn的稳定。Ca (H2P04) 2释放出的P0 43_对Pb有较 好的固定效果。水玻璃还有较强的粘合水化效果，增强上述钙基物质与土壤的结合，并水化 形成水化硅酸钙，对重金属污染土壤形成一定的包裹。
[0015] 本发明的优点在于：
[0016] 1.反应充分。钙基液态固化剂在土壤中分布更均匀，与重金属反应更充分。
[0017] 2.施工简便。钙基液态固化剂呈液态，可直接喷洒，易于施工及陡坡、深层土壤的 修复。
[0018] 3.适用酸性土壤。钙基液态固化剂呈碱性，改良中国南部土壤的酸性环境。
[0019] 4.环境友好。钙基液态固化剂未引入其他重金属，且固化机理为化学固化，对土壤 物理性质影响较小，改良后可用于农业方向。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合具体的实施例对本发明进行更详尽的描述，但本发明的技术方案不受这 些实施例的限定。
[0021] 以下实施例试验地点为湖北省十堰市郧西县某钒矿渣堆积场地，面积约为7500. 0 平米，已平整，土壤密度为2. 7g/cm3,场地含水率范围20. 0%~30. 0%。
[0022] 实施例1
[0023] 一种钙基液态固化剂，包括40. 0份的固化剂A和1. 0份的固化剂B，固化剂A是将 熟石灰按照1. 0:50. 0的质量比与水混合制成，固化剂B为含量40. 0%的工业级钠水玻璃， 所述份数为质量份数；
[0024] 所述的钙基液态固化剂原位固定钒污染土壤的方法，包括以下步骤：
[0025] 1)将固化剂A、固化剂B按照40. 0份、1. 0份的质量份数，进行搅拌混合；
[0026] 2)对于污染深度在20. 0cm以内的表层钒污染土壤，将步骤1)的混合浆料均匀喷 洒到土壤中，喷洒量为220.0 L/m2,并进行耕犁混合，耕犁深度为20. 0cm，耕犁3遍，不定期 补水，保持含水率20. 0%，保养5天。
[0027] 实施例2
[0028]一种钙基液态固化剂，包括30. 0份的固化剂A和1. 0份的固化剂B，固化剂A是将 氯化钙按照1. 0:25. 0的质量比与水混合制成，固化剂B为含量50. 0%的工业级钠水玻璃， 所述份数为质量份数；
[0029] 所述的钙基液态固化剂原位固定钒污染土壤的方法，包括以下步骤：
[0030] 1)将固化剂A、固化剂B按照30. 0份、1. 0份的质量份数，进行搅拌混合；
[0031] 2)对于污染深度在20. 0cm以内的表层钒污染土壤，将步骤1)的混合浆料均匀喷 洒到土壤中，喷洒量为200.0 L/m2,并进行耕犁混合，耕犁深度为15. 0cm，耕犁3遍，不定期 补水，保持含水率30. 0%，保养5天。
[0032] 实施例3
[0033] -种钙基液态固化剂，包括34. 0份的固化剂A和1. 0份的固化剂B，固化剂A是将 磷酸二氢钙按照1. 0:25. 0的质量比与水混合制成，固化剂B为含量45. 0%的工业级钠水玻 璃，所述份数为质量份数；
[0034] 所述的钙基液态固化剂原位固定钒污染土壤的方法，包括以下步骤：
[0035] 1)将固化剂A、固化剂B按照34. 0份、1. 0份的质量份数，进行搅拌混合；
[0036] 2)对于污染深度在20. 0cm以内的表层钒污染土壤，将步骤1)的混合浆料均匀喷 洒到土壤中，喷洒量为180.0 L/m2,并进行耕犁混合，耕犁深度为18. 0cm，耕犁3遍，不定期 补水，保持含水率25. 0%，保养5天。
[0037] 实施例4
[0038] -种钙基液态固化剂，包括38. 0份的固化剂A和0. 5份的固化剂B，固化剂A是将 熟石灰按照1. 0:50. 0的质量比与水混合制成，固化剂B为含量50. 0%的工业级钠水玻璃， 所述份数为质量份数；
[0039] 所述的钙基液态固化剂原位固定钒污染土壤的方法，包括以下步骤：
[0040] 1)将固化剂A、固化剂B及土壤，按照38. 0份、0. 5份的质量份数，进行搅拌混合；
[0041] 2)对于污染深度在20. 0~150. 0cm的深层钒污染土壤，在场地中布点打孔，每 2. OmX 2. 0m打一个灌注孔，孔直径为15. 0cm，孔深150. 0cm，将步骤1)的混合浆液进行灌 注，每孔的灌注量为5200. 0L，不定期补水，保持含水率30. 0%，保养5天。
[0042] 效果：
[0043] 实验1 :在实施例1~3修复前，按照30.0 mX 30. 0m布点，每点取表层20. 0cm 土 壤，混合，风干，过1. 〇_筛后，按照美国环保局推荐的标准毒性浸出方法TCLP方法测定重 金属浓度；在实施例1~3修复后，在同一点同样深度取土混合，风干，过1. Omm筛后，按照 TCLP方法测定重金属浓度。
[0044] 实验2 :步骤与实验1相同，区别在于：在实施例4修复前后，取土深度为20. 0cm~ 150.0cm〇
[0045]实验1、2中修复前所测土壤重金属浓度均未达到《中华人民共和国国家标准危险 废物鉴别标准GB 5085. 7- 2007》危险废物标准，可以进行土地利用。由于不属于危险废 物，固化效果不以土壤重金属浸出浓度与《中华人民共和国国家标准危险废物鉴别标准GB 5085. 7- 2007》比较，以重金属浸出降低百分比做效果表征。重金属浸出降低百分比定义 如下：
[0046]
【主权项】
1. 一种钙基液态固化剂，其特征在于：包括30.O~40.O份的固化剂A和0. 5~I.O份 的固化剂B，固化剂A是将熟石灰、氯化钙或磷酸二氢钙，按照1. 0:20. 0~50. 0的质量比与 水混合制成，固化剂B为含量40. 0%~50. 0%的工业级钠水玻璃，所述份数为质量份数。
2. 根据权利要求1所述的钙基液态固化剂原位固定钒污染土壤的方法，其特征在于， 包括以下步骤： 1) 将固化剂A、固化剂B，按照30. 0~40. 0份、0. 5~I. 0份的质量份数，现场进行搅 拌混合； 2) 对于污染深度在20.Ocm以内的表层钒污染土壤，将步骤1)的混合浆料均匀喷洒 到土壤中，固化剂的用量为污染土壤质量的30. 0%~40. 0%，换算为喷洒量为160. 0~ 220.OL/m2,并进行耕犁混合，耕犁深度为15. 0~20. 0cm，耕犁2~3遍，不定期补水，保持 含水率20. 0~30. 0%，保养5~7天， 对于污染深度在20.Ocm~200.Ocm的深层钒污染土壤，在场地中布点打孔，每 I.OmXI.Om~2.OmX2.Om打一个灌注孔，孔直径为 10. 0 ~20. 0cm，孔深 20. 0 ~200. 0cm， 将步骤1)的混合浆液进行灌注，固化剂的用量为污染土壤质量的30. 0%~40. 0%，换算为 每孔的灌注量为1500. 0~7500. 0L，不定期补水，保持含水率20. 0~30. 0 %，保养5~7 天。
3. 根据权利要求2所述的钙基液态固化剂原位固定钒污染土壤的方法，其特征在于： 所述的I凡污染土壤中V含量在2000.Omg/kg~7000.Omg/kg，土壤pH在5. 0~7. 0。
4. 根据权利要求2所述的钙基液态固化剂原位固定钒污染土壤的方法，其特征在于： 所述的妈基液态固化剂用于轨污染土壤中重金属V、Cr、Cd、Pb、Cu、Zn的固化，对f凡及伴 生重金属污染土壤的具有良好的固定效果，V、Cr、CcUPb、Cu、Zn的浸出量减少50. 0%~ 90. 0%〇
【专利摘要】一种钙基液态固化剂及其原位固定钒污染土壤的方法，钙基液态固化剂包括30.0～40.0份的固化剂A和0.5～1.0份的固化剂B，固化剂A是将熟石灰、氯化钙或磷酸二氢钙与水混合制成，固化剂B为含量40.0％～50.0％的工业级钠水玻璃，钙基液态固化剂原位固定钒污染土壤的方法是现场先将固化剂A和固化剂B进行搅拌混合，固化剂用量为土壤质量的30.0％～40.0％，对于表层钒污染土壤，将混合浆料均匀喷洒到土壤中，并进行耕犁混合；对于深层钒污染土壤，在场地中布点打孔，将混合浆液进行灌注，本发明具有反应充分，施工简单，适用酸性土壤等特点。
【IPC分类】C09K101-00, C09K17-12, C09K109-00
【公开号】CN104845628
【申请号】CN201510194061
【发明人】蒋建国, 李天然, 李德安, 王佳明
【申请人】清华大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月22日