专利名称：一种用于受到重金属污染土壤的修复的固化剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及污染土壤治理技术领域，特别涉及一种用于受到重金属污染土壤的修 复的固化剂。
背景技术：
目前，重金属污染土壤的修复技术主要有换填法，生物修复法，化学固定法，电动 修复法等。其中，换填法只适用于小面积、重度污染土壤；生物修复法具有处理费用低、可达 到较高的清洁水平等优点，但所需修复时间较长、受污染物类型限制较大；电动修复法在不 同土质土壤中效果不一，甚至有相反作用，且成本高操作设备复杂，不利于大面积使用。重 金属污染土壤固化修复技术是通过添加不同外源物质(即固化剂)固定土壤中重金属元素， 达到降低重金属迁移性和生物有效性的一种重要方法。由于操作方便和效果快速，使其在 污染土壤治理过程中有着不可代替的作用。采用实验室评价，一方面可以评估这些固定物 质在土壤中对重金属离子的固定效率；另一方面可以评估重金属的溶出、释放和生物毒性 等生态风险。目前，主要的固化剂有水泥、石灰、粉煤灰等。其主要缺点有适用面较窄，即有些 固化剂对于某些重金属离子有效而对于另外的则效果较差；成本高；有些固化剂本身存在 二次污染，如粉煤灰；固化剂长期固化效果不稳定，如有机质固化剂两三年后易分解从而被 固定住的重金属离子有重新释放的危险。而且采用上述固化剂进行污染土壤治理，虽然治理后的污染土壤可以作为地基、 路基等填充料使用，但是往往治理污染土壤的周边没有此类的建筑施工作业，而添加水泥、 石灰等固化剂后的污染土壤上也不能种植植被，只能深埋入地下。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种用于受到重金属污染土 壤的修复的固化剂，该固化剂采用高吸附粘土矿物替代部分水泥、粉煤灰和生石灰等对土 壤的破坏很明显的传统固化剂，从而降低固化剂中这些物质的含量，提供一种高效、经济、 通用性广的重金属污染土壤固化剂。并且可以解决固化产物的二次利用问题。本发明目的实现由以下技术方案完成
一种用于受到重金属污染土壤的修复的固化剂，其特征在于所述固化剂的重量百分比 为水泥25-40%、高吸附性粘土矿物40%-65%、生石灰10%_20%。所述固化剂的重量百分比为水泥30-40%、高吸附性粘土矿物40%_60%、生石灰 10%-15%O所述固化剂中的高吸附性粘土矿物为蒙脱土。所述固化剂的重量百分比为水泥30-40%、蒙脱土 50%_55%、生石灰10%_15%。所述固化剂中的高吸附性粘土矿物为海泡石。 所述固化剂的重量百分比为水泥25%-34%、海泡石55%-65%、生石灰10%_12%。
所述固化剂中的高吸附性粘土矿物为硅藻土。所述固化剂的重量百分比为水泥25%_35%、硅藻土 55%_65%、生石灰10%_15%。所述固化剂的使用方法为将所述固化剂直接添加至重金属污染土壤并混勻，添 加比例为污染土壤重量的10%-20%。所述固化剂用于铅污染土壤的治理。本发明的优点是高吸附性粘土矿物固定住重金属离子的同时，不会有二次污染 的风险，对原土的性质不会有显著的改变。高吸附性粘土的矿物组成非常接近于原状粉质 粘土，避免了水泥和生石灰对土体结构所造成较大破坏。这一优势使得此种固化剂对于受 到重金属面源污染的农用地修复效果尤其显著，具有良好的社会、经济、环境效益。
具体实施例方式以下通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业 技术人员的理解
本发明中所称之高吸附性粘土矿物，具体指的具有颗粒细小、比表面积及特殊的空隙、 纤维结构从而具有吸附能力的粘土或矿物的总称，在本发明中主要是利用其吸附性能来吸 附土壤中的重金属离子。本发明各个组分的选择思路为水泥作为主要的胶结剂在较高的 碱性环境下容易和重金属离子(如Pb，Gd等)形成难溶的复合物，从而稳定住重金属离子； 高吸附性粘土吸附土壤中重金属离子，并且可以利用水泥的包裹作用固定住被吸附的重金 属离子；而生石灰主要用来提供一个较高的碱性环境，因为在较高的碱性环境下固化产物 的固定效果最佳。以下实施例中高吸附性粘土的选择为硅藻土、蒙脱土及海泡石三种，因为上述三 种高吸附性粘土在固化效果较为理想的前提下，在自然界中储量大、提取容易、加工工艺成 熟、价格低廉，且其成分与普通的土壤近似，而且在实际中往往作为土壤改良剂来使用，对 于植被的种植具有有益的效果。但是本领域技术人员应当认识到，本发明中高吸附性粘土 矿物还应包括高岭土、伊利石等其他的具有吸附性的粘土或矿物。上述三种高吸附性粘土矿物的成分分析如下
样品名称粉质粘土硅藻土海泡石蒙脱土Na2O1. 95一一3. 68MgO1. 88一16. 13. 15Al2O39. 323. 352. 3113. 9SiO259. 288. 156. 251. 2SO30. 04一一一K2O1. 96一0. 210. 77CaO4. 122. 082. 872. 32TiO20. 62一0. 120. 08Cr2O3一一一一MnO0. 07一0. 110. 03Fe2O33. 291. 381. 011. 20SrO0. 02一一0. 02BaO一一一一
从上表中可以明显看出硅藻土、海泡石和蒙脱土的矿物组成非常接近于实验中所用的 原状粉质粘土。而且在实际的农业应用中，由于上述三者所具有的吸附性能，可使粘性土壤增大通透性，故能改良土壤。在种植果木、蔬菜、花草、粮食等植物的土壤中拌入硅藻土、海 泡石和蒙脱土能调节土壤中的水分和空气，保肥保水，防止霉根、烂根和曝晒死亡等现象出 现，促进植物茁壮生长。而且可作为农药、肥料的载体，加工成为长效的肥料或者农药来使用。而水泥和石灰的主要成分均为氧化钙，添加入土壤之后，会使土壤的性状不断的 碱化，这样植物的酸碱平衡被破坏，导致植物的生长发育不良，严重者会死亡。故此在固化后的土壤中尝试种植耐碱的草坪建植行业常见的草坪草，以比对减少 水泥、石灰，增加吸附性粘土后，对于土壤的影响。由于水泥、石灰及高吸附性粘土矿物三者所起到的作用不同，以下三者的配比进 行实验，实验过程如下
(1)在未受到污染的原状土中加入重金属污染物，并充分混合均勻得到配制污染土；
(2)在污染土中添加固化剂并养护28天得到固化产物；
(3)主要参照美国环保总局的毒性浸出程序(即TCLP)标准，同时利用去离子水作为浸 出液进行对照，对固化产物进行浸出实验以验证固化效果；
(4)将固化产物装入陶瓷坛中，每坛装土IOkg并均勻撒播精选的高羊茅草种子20粒， 出苗后间苗，每坛留10株，并在播种1个月后开始记录株高，每隔10天记录一次。其中，土壤污染物为铅离子，其污染水平为10000 mg/L ；固化剂总掺量为15%，既 添加量近似为土壤重量的17. 6%。其实验数据如下
表1海泡石
权利要求
一种用于受到重金属污染土壤的修复的固化剂，其特征在于所述固化剂的重量百分比为水泥25 40%、高吸附性粘土矿物40% 65%、生石灰10% 20%。
2.根据权利要求1所述的一种用于受到重金属污染土壤的修复的固化剂，其特征在于 所述固化剂的重量百分比为水泥30-40%、高吸附性粘土矿物40%-60%、生石灰10%-15%。
3.根据权利要求2所述的一种用于受到重金属污染土壤的修复的固化剂，其特征在于 所述固化剂中的高吸附性粘土矿物为蒙脱土。
4.根据权利要求3所述的一种用于受到重金属污染土壤的修复的固化剂，其特征在于 所述固化剂的重量百分比为水泥30-40%、蒙脱土 50%-55%、生石灰10%-15%。
5.根据权利要求2所述的一种用于受到重金属污染土壤的修复的固化剂，其特征在于 所述固化剂中的高吸附性粘土矿物为海泡石。
6.根据权利要求5所述的一种用于受到重金属污染土壤的修复的固化剂，其特征在于 所述固化剂的重量百分比为水泥25%-34%、海泡石55%-65%、生石灰10%_12%。
7.根据权利要求2所述的一种用于受到重金属污染土壤的修复的固化剂，其特征在于 所述固化剂中的高吸附性粘土矿物为硅藻土。
8.根据权利要求7所述的一种用于受到重金属污染土壤的修复的固化剂，其特征在于 所述固化剂的重量百分比为水泥25%-35%、硅藻土 55%-65%、生石灰10%_15%。
9.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的一种用于受到重金属污染土壤的修复的固 化剂，其特征在于所述固化剂的使用方法为将所述固化剂直接添加至重金属污染土壤并 混勻，添加比例为污染土壤重量的10%-20%。
10.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的一种用于受到重金属污染土壤的修复的 固化剂，其特征在于所述固化剂用于铅污染土壤的治理。
全文摘要
本发明涉及污染土壤治理技术领域，特别涉及一种用于受到重金属污染土壤的修复的固化剂。所述固化剂的重量百分比为水泥25-40%、高吸附性粘土矿物40%-65%、生石灰10%-20%。本发明的优点是高吸附性粘土矿物固定住重金属离子的同时，不会有二次污染的风险，对原土的性质不会有显著的改变。高吸附性粘土的矿物组成非常接近于原状粉质粘土，避免了水泥和生石灰对土体结构所造成较大破坏。这一优势使得此种固化剂对于受到重金属面源污染的农用地修复效果尤其显著，具有良好的社会、经济、环境效益。
文档编号C09K101/00GK101962553SQ201010288479
公开日2011年2月2日 申请日期2010年9月21日 优先权日2010年9月21日
发明者吴晓峰, 席永慧 申请人:同济大学