专利名称：一种用于重金属污染底泥治理的稳定剂的制作方法
技术领域：
本发明属于环境和水利工程中底泥污染修复领域，特别涉及一种适用于治理地表水体底泥重金属污染的药剂的配制方法。
背景技术：
重金属污染一般指比重大于5. Og/cm3金属(主要包括汞(Hg)、铅(Pb)、铬(Cr)、锌(Zn)、铜(Cu)、镉(Cd)、镍(Ni)、钡(Ba)、钴(Co)、锡(Se)以及类金属砷(As)等)或其化合物在环境中造成的污染。重金属污染具有长期性、累积性、隐蔽性、潜伏性和不可逆性等特点。重金属污染底泥主要是指受铅、汞、镉、砷、六价铬、总铬、镍、铜和锌等重金属污染的底泥。水体底泥中的重金属可来自于大气降尘、大气降水、土壤冲刷、地表径流、各类污 水、农药、固体垃圾等。重金属通过各种途径进入水体后，在物理沉淀、化学吸附等作用下迅速由水相转入固相，沉积于河道底泥中。底泥是河流湖泊等众多水体生态系统的重要组成部分。当底泥的氧化还原条件发生变化时，长期束缚于底泥中的重金属重新转化为溶解状态而释放出来，使上覆水体的重金属浓度增高，出现二次污染，从而对河道水质、人类的健康造成影响。如日本由汞、镉污染引起的水俣病和骨痛病，以及近期屡传不止的儿童铅严重超标事件、山东肖家店癌症村、重金属污染“菜篮子”等因重金属污染导致的公共卫生事件屡屡发生。因此，急需解决底泥中的重金属污染问题。目前国内外对地表水体污染底泥的治理主要分为原位治理和异位治理。原位治理是指底泥不进行疏浚、采挖而直接采用固化/稳定化或生物降解等手段来消除底泥的污染行为；异位治理则是将底泥疏浚后再行处理，利用物理、化学、生物等方法消除其对水体的危害。由于受客观条件的限制，原位修复技术未能被广泛应用于实际工程。异位修复中的物理法和生物法具有稳定化效果明显的特点，但工程量大、投入大、疏浚污泥后续处理处置困难。化学修复方法具有处理速度快、价格低廉等优点，因此被广泛用于重金属污染底泥的处理和处置。然而，传统的化学修复药剂主要以石灰和生物固体等为材料，成本较高，在修复过程中对单一重金属污染土壤修复效果比较显著，而对多种元素伴生的污染现象处理效果并不突出。并且，传统的稳定化药剂组分单一，在底泥中的缓冲性能较差，在底泥条件改变时稳定性受到影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种治理地表水体底泥重金属污染的化学稳定化复配药剂。本发明的技术方案是一种用于重金属污染底泥治理的稳定剂，它由以下重量份数的原料制成氧化钙4-10、磷酸钙2-8、硫化钠0. 1-5。所述的用于重金属污染底泥治理的稳定剂优选由以下重量份数的原料制成氧化钙5-8、磷酸钙3-6、硫化钠0. 5-3。
所述的用于重金属污染底泥治理的稳定剂最有由以下重量份数的原料制成氧化钙6、磷酸钙5、硫化钠2。本发明原料混合均匀后制成粉剂，将该粉剂通过人工或者机械方式直接加入到受污染的底泥中使用，该粉剂与底泥绝干固形物重量比为I :2(T30，稳定12_24h后即可显著降低底泥中重金属的浸出浓度。本发明的有益效果是本发明提供一种治理地表水体底泥重金属污染的化学稳定化复配药剂，该药剂中的氧化钙是碱性化合物，它能够与水反应生成0H—，使得底泥的pH值升高，从而有效地减少底泥中重金属的浸出；磷酸钙能够诱导重金属吸附，并且磷酸盐易与重金属反应生成沉淀或矿物质；硫化钠中的硫能够与底泥中的镉、汞、锌等反应生成稳定的矿物成分，三种药剂的共同作用能够显著降低底泥中多种重金属浸出浓度，从而达到稳定底泥中重金属的目的。本发明稳定剂对铅、汞、镉、砷、六 价铬、总铬、镍、铜和锌等多种重金属具有较高的稳定化效果。可以有效地降低底泥中重金属的浸出浓度，并能够与底泥中易溶出的重金属发生反应，生成稳定的矿物成分。并且所用的药剂廉价易得，成本较低，无二次污染，易于推广。
图I为实施例I底泥固定前后XRD图谱。
具体实施例方式实施例I
蟒河的某条支流底泥受重金属污染严重，主要含有铅、汞、镉、铬、镍、铜、锌等，必须进行治理。现采用该发明方法所配制的药剂对该河道底泥中的重金属进行稳定化处理。首先取得修复河段重金属污染的底泥样品，预处理去除底泥样品中石块、根茎及各种新生体和入侵体，经自然风干后，混合均匀，用四分法取部分底泥研磨过100目筛，进行消解，用ICP-AES和原子荧光光度计测定样品中重金属的含量。各种重金属的含量分别为铅 3780 mg/L、镉 142 11^/1、铬48.6 mg/L、汞 5. 11 mg/L、砷 260 mg/L、镍 27. 5 mg/L、铜 228 mg/L、和锌 1140mg/L。取500g预处理后未风干的底泥盛于烧杯中，分别取5份氧化钙，3份磷酸钙，和I份硫化钠混合均匀制成本发明药剂。按照本发明药剂与底泥绝干固形物重量比为I :20的比例，将本发明药剂加入到烧杯中，充分搅拌使其混合均匀。稳定24h后，按《固体废物浸出毒性浸出方法》(GB5086-1997)测定该底泥中重金属在强酸条件下的浸出情况，结果见表I。同时，为了进一步考察稳定前后底泥成分的变化，本实验将稳定前后的底泥风干、研磨，测定底泥的晶型在稳定前后的变化情况，结果见图I所示。表I稳定前后底泥重金属浸出情况一览表(mg/L)
样品名称I铅IIS I格I镇I铜I梓
稳定前底泥浸出液中重金属浓度32. 8 39. 7 I_ 0. 16 0. 02 161 0. 06
稳定后底泥浸出液中重金属浓度 |l0. 9 |o. 83 |p. 11 |p. 06 |p. 01 \24. I |p. 02
从表I中可以看出，在实施方式一的实验条件下，底泥稳定后重金属浸出浓度明显下
降，铅的浸出浓度浓度下降67%，镉的浸出浓度下降98%，锌的浸出浓度下降85%。将底泥固定前后左XRD图谱表征，如图I所示，将图I中的主要衍射峰与JCPDS (1976)标准卡相比较，发现在底泥稳定前后，组成底泥的晶型有一定程度的改变，与稳定如的底泥相比，稳定后底泥中有ZnS和PbS晶型的存在。说明底泥中的重金属通过该发明试剂稳定后，能够生成一些稳定的矿物成分。实施例2 取修复河段重金属污染的底泥样品，预处理去除底泥样品中石块、根茎及各种新生体和入侵体，自然风干，混合均匀，四分法取部分底泥研磨后过100目筛，进行消解后，用ICP-AES和原子荧光光度计测定底泥中重金属的含量，分别为铅3980mg/L、镉132mg/L、铬 37mg/L、汞 6mg/L、砷 282mg/L、镍 29 mg/L、铜 247 mg/L、和锌 1347mg/L。结合着修复河段河道的清淤过程，利用泥浆泵输送过程中的混合作用，按照本发明与底泥绝干固形物重量比为1:20的比例，分别取10份氧化钙，8份磷酸钙，和2份硫化钠混合均匀制成本发明药剂，将该药剂加入到河道底泥中，通过泵的冲击搅拌使之与底泥混合均匀。将混合均匀后的底泥送至渗滤围堰中反应24h后，取样按《固体废物浸出毒性浸出方法》(GB5086-1997)测定底泥中重金属在强酸中的浸出情况，结果见表2。表2稳定前后底泥重金属浸出浓度一览表(mg/L)
样品名称I铅IIS I格I镇I铜I梓I束
稳定前底泥浸出液中重金属浓度34. I 35. 8 I_ 0. 21 0. 04 182 0. 07
稳定后底泥浸出液中重金属浓度 |l3. l|l |p. 14 |p. Q6|o.Ql|26.2|o. 03
从表2中可以看出，在实施方式二的条件下，底泥稳定化后重金属浸出浓度明显下降，
铅的浸出浓度下降62%，镉的浸出浓度下降97%，锌的浸出浓度下降86%。实施例3
一种用于重金属污染底泥治理的稳定剂，它由以下原料制成氧化钙10 kg、磷酸钙8kg、硫化钠5 kgo实施例4
一种用于重金属污染底泥治理的稳定剂，它由以下原料制成氧化钙4 kg、磷酸钙2kg、硫化钠0. I kgo实施例5
一种用于重金属污染底泥治理的稳定剂，它由以下原料制成氧化钙8 kg、磷酸钙6kg、硫化钠3 kgo实施例6
一种用于重金属污染底泥治理的稳定剂，它由以下原料制成氧化钙5 kg、磷酸钙3kg、硫化钠0. 5 kgo实施例7
一种用于重金属污染底泥治理的稳定剂，它由以下原料制成氧化钙6 kg、磷酸钙5kg、硫化钠2 kgo
权利要求
1.一种用于重金属污染底泥治理的稳定剂，其特征在于它由以下重量份数的原料制成氧化钙4-10、磷酸钙2-8、硫化钠0. 1-5。
2.根据权利要求I所述的用于重金属污染底泥治理的稳定剂，其特征在于它由以下重量份数的原料制成氧化钙5-8、磷酸钙3-6、硫化钠0. 5-3。
3.根据权利要求I或2所述的用于重金属污染底泥治理的稳定剂，其特征在于它由以下重量份数的原料制成氧化钙6、磷酸钙5、硫化钠2。
全文摘要
本发明公开了一种用于重金属污染底泥治理的稳定剂，它由以下重量份数的原料制成氧化钙4-10、磷酸钙2-8、硫化钠0.1-5。本发明可以有效地降低底泥中重金属的浸出浓度，并能够与底泥中易溶出的重金属发生反应，生成稳定的矿物成分。并且所用的药剂廉价易得，成本较低，无二次污染，易于推广。
文档编号C02F11/00GK102701554SQ20121021779
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月28日 优先权日2012年6月28日
发明者付燕丽, 刘玥, 卢一富, 卫海林, 吴建平, 汤争争, 赵小学, 邱坤艳, 闫怡新, 高健磊 申请人:郑州大学