六价铬污染土壤及地下水的修复药剂及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属土木工程、环境岩土工程技术领域，具体来说，涉及一种六价铬污染土壤 及地下水的修复药剂及制备方法，该修复药剂可用于绿化、建设用地的六价铬污染地层的 修复工程中，尤其适用于低渗透性六价铬铬污染黏、粉土。
【背景技术】
[0002] 铬及其化合物在现代工业社会中发挥重要作用，伴随着工业化进程的持续，电镀、 制革、冶金、医药等现代工业企业得以大量建设并发展，其排放的三废中常含有大量重金属 铬，排放到周围环境中造成周边土壤及地下水污染。铬在土壤及地下水环境中以六价铬 Cr(VI)和三价铬Cr(III)的形式存在，其中三价铬是人及动物对葡萄糖和油脂进行新陈代 谢所需要的微量元素，但过量摄入会对人体造成危害；而六价铬具有远较三价铬更高的溶 解度和迀移性，其毒性比三价铬大100倍，具有强致癌作用，被美国环境保护局（EPA)列为 17种高度危险毒性物质之一。我国《污水综合排放标准（GB8978-1996)》将其列为第一类 污染物。土壤中的六价铬和三价铬可以在一定条件下相互转化，因此六价铬污染土壤在修 复时不仅应还原六价铬为低毒性三价铬，还需要减小土壤中活性三价铬的含量。
[0003] 现阶段使用的六价铬污染土壤治理技术包括原位及异位修复两种，均存在不同程 度的局限性，不利于大规模推广使用。如异位修复由于需要搬运土壤，土方工作量较多，对 岩土环境破坏程度大，仅适用于少量土壤的修复。原位修复技术中，水泥固化/稳定化技术 可以将六价铬及三价铬有效密封包裹于惰性固体基质中以降低污染土壤的毒性，但未根本 上改变六价铬的形态，存在再次污染隐患，同时水泥固化的高碱性会改变土体及水体的酸 碱平衡，对周边生物产生不利影响；微生物修复技术对温度、PH等环境条件要求苛刻，现场 施工时不易满足，其修复效率易受影响；水溶液灌洗法的药剂使用量大，酸碱环境单一（无 法同时保证六价铬的还原和三价铬的沉淀），不适用于黏土等渗透系数较小的地层，此外其 使用的硫酸亚铁（FeSO4)、焦亚硫酸钠（Na2S2O5)、氯化亚铁（FeCl2)等还原药剂中含有大量 腐蚀性阴离子，会对土壤及地下水造成二次污染，危险地下工程水泥、钢筋等构筑物安全。 针对现有修复手段具有的上述缺陷，寻找一种能较彻底地还原污染土壤、地下水中的六价 铬，同时能有效降低游离态三价铬含量，成本低廉，适用范围广，且无二次污染的原位六价 铬污染地层修复技术成为业内人士日益关注的焦点。
【发明内容】
[0004] 技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种六价铬污染土壤及地下水的 修复药剂，该药剂具有较强的还原六价铬能力，可以有效降低铬污染土壤及地下水的毒性， 在高效还原六价铬的同时，固化三价铬，并可平衡土壤和地下水的酸碱度；同时还提供该 药剂的制备方法，使得该药剂实现以废治废，成本低廉，制作简易。
[0005] 技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
[0006] 一种六价铬污染土壤及地下水的修复药剂，该修复药剂，按质量百分数由以下组 分组成：
[0007] 负载活性碳粉的酸化膨润土浆液： 35 % - 45 % ;
[0008] 负载零价铁粉的膨润土浆液： 35 % - 45 % ;
[0009] 膨润土与工业废碱混合浆液： 10% - 30%。
[0010] 进一步，所述的负载活性碳粉的酸化膨润土浆液，按质量百分数由以下组分组 成：
[0011]
【主权项】
1. 一种六价铬污染土壤及地下水的修复药剂，其特征在于，该修复药剂，按质量百分数 由以下组分组成： 负载活性碳粉的酸化膨润土浆液：35% - 45% ; 负载零价铁粉的膨润土浆液： 35% - 45% ; 膨润土与工业废碱混合浆液： 10% - 30%。
2. 按照权利要求1所述的六价铬污染土壤及地下水的修复药剂，其特征在于，所述的 负载活性碳粉的酸化膨润土浆液，按质量百分数由以下组分组成： 膨润土 ： 5% ; 活性碳粉： 10% ; 无水柠檬酸： 18% ; 无水柠檬酸钠：2% ; 水： 65%; 且该负载活性碳粉的酸化膨润土浆液的pH值范围为3. 5 - 4. 5。
3. 按照权利要求1所述的六价铬污染土壤及地下水的修复药剂，其特征在于，所述的 负载零价铁粉的膨润土浆液，按质量百分数由以下组分组成： 膨润土 ： 10% ; 零价铁粉：20% ; 水： 70%。
4. 按照权利要求1所述的六价铬污染土壤及地下水的修复药剂，其特征在于，所述的 膨润土与工业废碱混合浆液，按质量百分数由以下组分组成： 膨润土 ： 5% ; 工业废碱：25% ; 水： 70%; 且膨润土与工业废碱混合浆液的pH值范围为10. 5 -12。
5. -种权利要求1所述的六价铬污染土壤及地下水的修复药剂的制备方法，其特征在 于，该制备方法包括以下步骤： 制备负载活性碳粉的酸化膨润土浆液的过程为：将活性碳粉过200目筛，然后加水浸 泡活性碳粉20-40h，水浸没活性碳粉，然后将活性碳粉与无水柠檬酸、无水柠檬酸钠、膨润 土混合，加水调节至含水率为65%，搅拌15 - 20 min，使膨润土、活性碳粉、无水柠檬酸及无 水柠檬酸钠混合均匀，制成负载活性碳粉的酸化膨润土浆液；该负载活性碳粉的酸化膨润 土浆液按照质量百分比，由以下组分组成：膨润土 ：5% ;活性碳粉：10% ;无水柠檬酸：18% ; 无水柠檬酸钠：2% ;水：65% ; 制备负载零价铁粉的膨润土浆液的过程为：将零价铁粉过200目筛，再用质量分数为 0. 2% - 0. 5%的稀盐酸溶液浸泡零价铁粉30min - lh，接着用水冲洗，直至水溶液中检测不 出Cr，去除铁粉表面氧化层和油脂，随后与膨润土混合，并加水调节至含水率为70%，搅 拌10 - 15min，使零价铁粉与膨润土混合均勾，制成负载零价铁粉的膨润土衆液；该负载零 价铁粉的膨润土浆液按照质量百分比，由以下组分组成：膨润土 ：1〇%，零价铁粉：20%，水： 70% ； 制备膨润土与工业废碱混合浆液的过程为：首先干燥工业废碱，使其含水率小于4%， 并过2mm筛，再与膨润土混合，加水调节至含水率为70%，搅拌10 - 15min，使得膨润土与废 碱液混合均匀，制成膨润土与工业废碱混合浆液，该膨润土与工业废碱混合浆液的pH值在 10. 5-12之间，且该膨润土与工业废碱混合衆液能通过3 mm筛；该膨润土与工业废碱混合 浆液，按质量百分数由以下组分组成：膨润土 ：5%，工业废碱：25%，水：70%。
【专利摘要】本发明公开了一种六价铬污染土壤及地下水的修复药剂，该修复药剂，按质量百分数由以下组分组成：负载活性碳粉的酸化膨润土浆液： 35%—45%；负载零价铁粉的膨润土浆液：35%—45%；膨润土与工业废碱混合浆液：10%—30%。该药剂具有较强的还原六价铬能力，可以有效降低铬污染土壤及地下水的毒性，在高效还原六价铬的同时，固化三价铬，并可平衡土壤和地下水的酸碱度；同时还提供该药剂的制备方法，使得该药剂实现以废治废，成低廉，制作简易。
【IPC分类】C02F103-06, C02F1-66, C02F1-62, C02F101-22, C09K17-40, C02F1-70
【公开号】CN104556342
【申请号】CN201510036060
【发明人】杜延军, 夏威夷, 魏明俐
【申请人】东南大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月26日