一种重金属稳定剂及使用该重金属稳定剂稳定化土壤重金属的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于重金属污染土壤修复技术领域，具体涉及一种重金属稳定剂及使用该重金属稳定剂稳定化土壤重金属的方法。
【背景技术】
[0002]当前，我国环境中重金属污染已经较为严重和普遍，环境中重金属污染给人们的生活质量和身体健康带来了很大的影响，尤其是重金属所诱发的生态毒性风险越来越受到关注。由于重金属来源复杂，环境中重金属不同形态、不同重金属之间及与其他污染物的相互作用，产生各种复合污染的复杂性增加了重金属研宄的难度，且重金属具有长期性、累积性、潜伏性和不可逆性。
[0003]因此，我国环保部门和各级政府加大了对各地区环境中重金属污染防治工作，国务院批复的《重金属污染综合防治“十二五”规划》明确提出，到2015年要建立起比较完善的重金属污染防治体系、事故应急体系和环境与健康风险评估体系，解决一批损害群众健康的突出问题，基本遏制住突发性重金属污染事件高发态势。规划把重金属铅、汞、镉、铬和类金属砷列为优先防治的重金属污染物。因此，重金属污染治理技术必将成为今后一段时期内重金属污染领域的热点内容。
[0004]目前，治理修复土壤重金属污染也有多篇公开技术文献报道。例如申请号为201210107906.04的中国发明专利申请公开了一种重金属常温固化剂及使用其固化重金属污染物中重金属的方法，利用氧化镁(30%?40% )、磷酸二氢钾(55%?65% )，硼砂(3.5%?5% )，氧化铁(0.1%?0.5% )，二氧化硅(0.1%?0.5% )，常温条件下固化处理效果良好。申请号为201310732102.8的中国发明专利申请公开了一种重金属固化剂及使用该重金属固化剂固化稳定化土壤重金属的方法，以粉煤灰为主要原料，以水泥、电石渣为掺和料，通过碱液的激发作用，固化稳定化土壤重金属。
[0005]现有的用于重金属污染土壤稳定化处理是以添加稳定剂后形成不溶或微溶的重金属沉淀形式存在，外部环境发生变化时(如酸碱度条件发生改变)，重金属离子容易反溶。
【发明内容】
[0006]本发明公开了一种重金属稳定剂及使用该重金属稳定剂稳定化土壤重金属的方法，稳定后的重金属污染土壤的稳定效果好，同时解决了现有固化稳定化处理重金属污染土壤容易反溶的弊端。
[0007]本发明的目的通过以下技术方案实现:
[0008]一种重金属稳定剂，其原料的质量百分比为:磷酸盐50%?60%，生石灰20%?30%，沸石粉20%?25%，氯化钾3%?5%。
[0009]常温常压下将上述原料按比例混合均匀。
[0010]本发明中，所述磷酸盐为磷酸二氢钾或磷酸二氢钠，最优选为磷酸二氢钠。
[0011]沸石粉的质量百分比为15%?20%，优选为16%?18%。沸石是一种含水的碱金属或碱土金属的铝硅酸天然矿物，主要是有S1、Al和O 3种元素组成的四面体，其中的硅氧四面体和硅氧四面体能构造出无限扩展的三维空间架状，因此沸石因具有较强的吸附和离子交换能力。用沸石做重金属处理原料可实现对重金属离子的捕集，同时还能改进其他药剂的结构和性能，使其与重金属的化学作用得到强化。
[0012]本发明的重金属稳定剂处理重金属污染土壤的反应机理如下:
[0013]本发明的重金属稳定剂和水混合，加水混合，加入污染土壤中，药剂中磷酸根离子、钙离子、氯离子和沸石发生反应，通过投加磷酸盐形成磷酸铅沉淀并由此增加重金属离子的吸附量来降低土壤中重金属离子的迀移和转化；生石灰在一定程度上提升了土壤中PH值，沸石对土壤重金属的的稳定作用主要是通过改变土壤的理化性质来实现的，通过土壤PH值的增加促进了沸石表面对重金属离子的吸附和交换，重金属离子交换沸石内原有的阳离子，通过在沸石孔口附近交换新的阳离子来改变沸石孔口的尺寸，从而赋予沸石新的吸附性能；在中性条件下有利于促进磷酸盐的溶解和重金属铅、锌的固定，Cl—促进了磷酸盐对重金属Pb的吸收，生成极难分解的氯磷铅矿，从而降低了铅的有效性。生石灰对土壤中重金属的稳定化作用主要是通过改变土壤中PH值来实现，向土壤中施入生石灰后，土壤PH值上升，一方面土壤表面的可变负电荷增加从而促进了土壤中胶凝颗粒对重金属离子的吸收；另一方面，随着氢离子浓度降低，氢离子竞争作用减弱，土壤中吸附重金属离子的主要载体，包括铁锰氧化物，有机质等胶凝颗粒与重金属离子结合更加牢固，重金属向更加稳定的态系转化。本发明还提供一种用上述重金属稳定剂稳定化土壤重金属的方法，包括:
[0014]将所述重金属稳定剂与水混合成悬浊液，将所述悬浊液加入所述重金属污染土壤中，充分混合。
[0015]所述重金属稳定剂与水的质量比为1:25?35。
[0016]所述重金属污染土壤的重金属离子为Pb2+、Zn2+、Cu2+、Cd2+中的一种或多种。
[0017]本发明的重金属稳定剂处理污染土壤时在常温常压下进行。
[0018]本发明的有益效果:
[0019]1、使用本发明的重金属稳定剂对重金属污染土壤进行稳定化处理后，稳定化后的重金属污染土壤的重金属离子浸出液浓度远低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)的标准限值。
[0020]2、本发明的重金属稳定剂的制备原料价格较低，因此也降低了稳定化土壤重金属的成本。
[0021]3、本发明的重金属稳定剂稳定化工艺简单易行，将药剂与水混合加入土壤中即可。
[0022]4、本发明的重金属稳定剂可以实现重金属的高稳定化，有效的防止了重金属离子的反溶和渗出。
【具体实施方式】
[0023]下面通过具体实施例对本发明进行进一步的详细说明，但应该理解，这些例举性实施方式仅仅用于举例之用，而不应看作是对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更不应视作本发明的保护范围仅局限于此。
[0024]重金属稳定剂由磷酸盐，生石灰，沸石粉，氯化钾固相粉末按照比例混合组成。重金属稳定剂对重金属污染土壤进行稳定化处理后，稳定化后的重金属污染土壤的重金属离子浸出液浓度远低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)的标准限值，实现了常温稳定化。
[0025]实施例1
[0026]选取Pb污染土壤作为本次实施的样品，Pb含量为12156.7mg/kg。各药剂按照质量百分比为:磷酸二氢钾55%，生石灰15%，沸石粉25%，氯化钾5%混合组成重金属稳定剂，与水按质量比为1::30搅拌溶解后，药剂与样品按照质量比为1:100的比例，加入样品中，混合均匀，置于室温下7天。取样烘干，进行实验分析。采用翻转震荡式浸出方法对样品进行毒性浸出，采用原子吸收分光光度计对处理前后的浸出液进行测定。
[0027]样品中重金属Pb的毒性浸出浓度处理前后的浓度分别为45.17mg/L，1.4mg/L，低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)的标准限值(5mg/L)。
[0028]实施例2
[0029]选取Zn污染土壤作为本次实施的样品，Zn含量为2782.6mg/kg。各药剂按照质量百分比为:磷酸二氢钠50%，生石灰25%，沸石粉20%，氯化钾5%混合组成重金属稳定剂，与水按质量比为1::35搅拌溶解后，药剂与样品按照质量比为1:100的比例，加入样品中，混合均匀，置于室温下7天。取样烘干，进行实验分析。采用翻转震荡式浸出方法对样品进行毒性浸出，采用原子吸收分光光度计对处理前后的浸出液进行测定。
[0030]样品中重金属Zn的毒性浸出浓度处理前后的浓度分别为125.31mg/L，17.3mg/L，低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)的标准限值(100mg/L)。
[0031]实施例3
[0032]选取Cd污染土壤作为本次实施的样品，Cd含量为87.3mg/kg。各药剂按照质量百分比为:磷酸二氢钠60%，生石灰15%，沸石粉20%，氯化钾5%混合组成重金属稳定剂，与水按质量比为1::25搅拌溶解后，药剂与样品按照质量比为1:500的比例，加入样品中，混合均匀，置于室温下7天。取样烘干，进行实验分析。采用翻转震荡式浸出方法对样品进行毒性浸出，采用原子吸收分光光度计对处理前后的浸出液进行测定。
[0033]样品中重金属Zn的毒性浸出浓度处理前的浓度为4.16mg/L，I处理后样品浸出液浓度未检测出，低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)的标准限值(lmg/L)。
【主权项】
1.一种重金属稳定剂，其特征在于，其原料的质量百分比:磷酸盐50%?60%，生石灰20 %?30 %，沸石粉15 %?20 %，氯化钾3 %?5 %。所述磷酸盐为磷酸二氢钾或磷酸二氢钠。2.根据权利I所述的重金属稳定剂，其特征在于，所述磷酸盐为磷酸二氢钠。3.根据权利I所述的沸石粉，其特征在于，所述沸石为天然矿物。4.一种利用权利I所述中重金属稳定剂处理重金属污染土壤的方法，其特征在于，包括: 所述重金属稳定剂与水混合成悬浊液，将所述悬浊液加入所述重金属污染土壤中，充分混合； 所述重金属稳定剂与水的质量比为1:25?35 ; 所述重金属污染土壤的重金属离子为Pb2+、Zn2+、Cu2+、Cd2+中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的重金属稳定剂及权利要求4所述的重金属稳定剂处理重金属污染土壤的方法，其特征在于，在常温常压下进行。
【专利摘要】本发明属于重金属污染土壤修复技术领域，具体涉及一种重金属稳定剂及使用该重金属稳定剂的方法。所述重金属稳定剂各组分质量百分比为：磷酸盐50％～60％；生石灰20％～30％；沸石粉15％～20％；氯化钾3％～5％。用上述重金属稳定剂处理重金属污染土壤时，将所述重金属稳定剂与水混合成悬浊液，将所述悬浊液加入所述重金属污染土壤中，充分混合。本发明具有以下优点：(1)稳定化后的重金属污染土壤的重金属离子浸出液浓度远低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)的标准限值；(2)重金属稳定剂的制备原料价格较低，因此也降低了稳定化土壤重金属的成本；(3)重金属稳定剂可以实现重金属的高稳定化，有效的防止了重金属离子的反溶和渗出。
【IPC分类】B09C1/08, C09K17/08
【公开号】CN104927871
【申请号】CN201510412174
【发明人】谢伟强, 李小明, 杨麒, 陈洪波, 钟宇, 王琰, 陈寻峰, 徐秋翔, 曾光明
【申请人】湖南大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年7月14日