一种重金属污染土壤的稳定化修复方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种土壤修复方法，特别涉及一种重金属污染土壤的稳定化修复，采 用的修复剂系钙铝类水滑石。
【背景技术】
[0002] 随着现代工农业的快速发展，土壤重金属污染的形势也越来越严峻，我国重金属 污染事件正进入高发期。污染土壤的重金属包括生物毒性显著的元素如Cd、Pb、Hg、Cr、As， 以及有一定毒性的元素如Cu、Zn、Ni。这类污染范围广、持续时间长、污染隐蔽、无法被生物 降解，将导致土壤退化，农作物产量和质量下降，并通过径流、淋失作用污染地表水和地下 水。过量重金属将对植物生理功能产生不良影响，使其营养失调。汞、砷能抑制土壤中硝化、 氨化细菌活动，阻碍氮素供应。重金属可通过食物链富集并生成毒性更强的甲基化合物，毒 害食物链生物，最终在人体内积累，危害人类健康。最近随着"镉大米"事件的曝光，对重金 属污染的关注也达到了前所未有的热度。
[0003] 土壤重金属污染修复工程措施主要包括客土、换土和深耕翻土等措施。轻度污染 的土壤用深耕翻土，重污染区常用客土和换土法。工程措施治理土壤重金属污染彻底、稳 定，但工程量大、投资费用高，破坏土体结构，引起土壤肥力下降，并且还要对换出的污土进 行堆放或处理。
[0004] 电动修复技术通过电流使土壤中的重金属离子（如Pb、Cd、Cr、Zn等）和无机离 子以电透渗和电迀移的方式向电极运输，再集中收集处理。该方法仅适用于低渗透的粘土 和淤泥土，可以控制污染物的流动方向。在沙土上的实验，土壤中Pb2+、Cr3+等重金属离子 的除去率也可达90%以上。电动修复不搅动土层，修复时间短，是一种经济可行的原位修复 技术。
[0005] 电热修复技术利用高频电压产生的电磁波对土壤进行加热，使污染物从土壤颗粒 内解吸出来，加快一些易挥发性重金属从土壤中分离，从而达到修复的目的。该技术可以修 复被Hg和Se等重金属污染的土壤。
[0006] 土壤淋洗技术利用淋洗液把土壤固相中的重金属转移到土壤液相中去，再把富含 重金属的废水进一步回收处理。该技术要求寻找一种既能提取各种形态的重金属，又不破 坏土壤结构的淋洗液。
[0007] 植物修复技术是一种利用自然界存在或人工培养的植物修复重金属污染土壤的 技术，分为植物提取、植物挥发和植物稳定三种。植物提取是依靠重金属超积累植物从土壤 中吸取重金属离子，接着收割地上部分并进行处理。连续种植该植物，可有效降低或去除土 壤重金属。其机理是让金属在根部积累、沉淀或被根表吸收，以达到固化的目的。
[0008] 微生物修复技术是微生物可降低土壤中重金属的毒性；吸附积累重金属；改变根 际微环境，达到提高植物对重金属的吸收，挥发或固定效率的目的。
[0009] 农业生态修复技术包括农艺修复和生态修复。前者改变耕作制度，调整作物品种， 种植不进入食物链的植物，选择能降低土壤重金属污染的化肥，或增施能够固定重金属的 有机肥等来降低土壤重金属污染；后者调节土壤水分、养分、pH值和土壤氧化还原状况及 气温、湿度等生态因素，调控污染物所处环境介质。但该技术修复周期长，效果不明显。
[0010] 其治理方法很多，而生物修复以其无可比拟的优势正受到关注，应用前景广阔。但 生物修复仍存在许多问题待解决，如超积累植物吸收重金属的机理还未研究清楚。所有这 些，都阻碍了生物修复的大规模应用。
[0011] 工程措施和物理修复重金属污染土壤，缺点多，大规模处理污染土壤不现实，并且 会破坏土壤结构，降低生物活性，使土壤肥力退化。而农业生态措施又周期长，效果不明显。 生物修复具有高效性，但是生物菌的筛选周期长。
【发明内容】
[0012] 本发明要解决的技术问题是提供一种处理时间短，适用范围广及成本低的重金属 污染土壤的稳定化修复方法。
[0013] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种重金属污染土壤的稳定化修复 方法，其创新点在于利用钙铝类水滑石作为修复剂，该方法的具体步骤如下： (1) 土壤采集：选取污染土壤样品，采集污染土壤送至实验室检测其重金属浓度及基本 理化性质； (2)稳定化实验：称取污染土壤于500ml烧杯中，分别添加不同质量百分比的钙铝类 土壤修复剂，根据土壤最大持水量的60%加入相应体积的去离子水，搅拌均匀后于自然条 件下稳定处理，并于稳定化后2天，7天，14天取样进行浸出实验。
[0014] 进一步地，步骤（1)中所述的污染土壤样品含的重金属为铬、 镉、汞、砷、铅和镍中一种或几种。
[0015] 进一步地，步骤（1)中所述的采集污染土壤为表层20_40cm土样。
[0016] 进一步地，步骤（2)中所述的污染土壤的称取量为150~250g， 钙铝类土壤修复剂的质量百分比为0. 1~20%。
[0017] 进一步地，步骤（2)中所述的稳定化的期间至少搅拌三次，并 根据土壤干燥程度补充去离子水至含水量30~60%。
[0018] 进一步地，所述的钙铝类水滑石修复剂，钙铝类水滑石为Ca:Al=2~6:1，层状双 金属氢氧化物及其氧化物。
[0019] 本发明的优点在于： (1) 添加钙铝类水滑石钙铝类土壤修复剂，便于稳定化处理重金属污染土壤； (2) 采用该技术，具有处理时间短，适用范围广，成本低等特点； (3) 采集污染土壤为表层20-40cm土样，这样不会破坏土壤结构，也不会使土壤肥力退 化。
【具体实施方式】
[0020] 下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发 明限制在所述的实施例范围之中。
[0021] 实施例1 一种重金属污染土壤的稳定化修复方法，其创新点在于利用钙铝类水滑石作为修复 剂，该方法的具体步骤如下： (1) 土壤采集：选取含铬污染土壤样品为研究对象，采集污染土壤送至实验室检测其重 金属浓度及基本理化性质，如pH值、最大持水量、阳离子交换量、粘度等； (2) 稳定化实验：称取污染土壤200g于500ml烧杯中，分别添加不同质量百分比的 钙铝类土壤修复剂0, 2. 5%，5%，10%，根据土壤最大持水量的60%加入相应体积的去离子水， 搅拌均匀后于自然条件下稳定处理，并于稳定化后2天，7天，14天取样进行浸出实验，期间 要搅拌三次，并根据土壤干燥程度补充去离子水至含水量45% ;通过该实例的处理，土壤中 重金属离子的除去率可达98%。
[0022] 实施例2 一种钙铝类水滑石稳定化重金属污染土壤的修复方法，其创新点在于，该方法的具体 步骤如下： (1) 土壤采集：选取含汞污染土壤样品为研究对象，采集污染土壤送至实验室检测其重 金属浓度及基本理化性质，如pH值、最大持水量、阳离子交换量、粘度等； (2) 稳定化实验：称取污染土壤150g于500ml烧杯中，分别添加不同质量百分比的钙 铝类土壤修复剂0%，2%，6%，12%，根据土壤的最大持水量的60%加入相应体积的去离子水， 搅拌均匀后于自然条件下稳定处理，并于稳定化后2天，7天，14天取样进行浸出实验，期间 要搅拌三次，并根据土壤干燥程度补充去离子水至含水量30% ;通过该实例的处理，土壤中 重金属离子的除去率可达92%。
[0023] 实施例3 一种重金属污染土壤的稳定化修复方法，其创新点在于利用钙铝类水滑石作为修复 剂，该方法的具体步骤如下： (1) 土壤采集：选取含铅和镍的污染土壤样品为研究对象，采集污染土壤送至实验室检 测其重金属浓度及基本理化性质，如PH值、最大持水量、阳离子交换量、粘度等； (2) 稳定化实验：称取污染土壤250g于500ml烧杯中，分别添加不同质量百分比的钙 铝类土壤修复剂0, 5%，10%，15%，根据土壤的最大持水量的60%加入相应体积的去离子水， 搅拌均匀后于自然条件下稳定处理，并于稳定化后2天，7天，14天取样进行浸出实验，期间 要搅拌三次，并根据土壤干燥程度补充去离子水至含水量60% ;通过该实例的处理，土壤中 重金属离子的除去率可达96%。
[0024] 下表是本发明对重金属污染土壤处理工艺及成本与传统处理工艺的比较：
结论：本发明重金属污染土壤的稳定化修复方法，处理时间短，适用范围广，成本低。 [0025] 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技 术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明 本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些 变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及 其等效物界定。
【主权项】
1. 一种重金属污染土壤的稳定化修复方法，其特征在于，所述稳定化修复方法采用钙 铝类水滑石修复剂，具体步骤如下： (1) 土壤采集：选取污染土壤样品，采集污染土壤送至实验室检测其重金属浓度及基本 理化性质； (2) 稳定化实验：称取污染土壤于500 ml烧杯中，分别添加不同质量百分比的钙铝类 土壤修复剂，根据土壤的最大持水量的60%加入相应体积的去离子水，搅拌均匀后于自然 条件下稳定处理，并于稳定化后2天，7天，14天取样进行浸出实验。2. 根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤的稳定化修复方法，其特征在于：步骤 (1)中所述的污染土壤样品含的重金属为铬、镉、汞、砷、铅和镍中一种或几种。3. 根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤的稳定化修复方法，其特征在于：步骤 (1) 中所述的采集污染土壤为表层20-40cm 土样。4. 根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤的稳定化修复方法，其特征在于：步骤 (2) 中所述的污染土壤的称取量为150~250g，钙铝类土壤修复剂的质量百分比为0. 1~ 20% 〇5. 根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤的稳定化修复方法，其特征在于：步 骤（2)中所述的稳定化的期间至少搅拌三次，并根据土壤干燥程度补充去离子水至含水量 30 ~60%〇6. 根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤的稳定化修复方法，其特征在于：所 述的钙铝类水滑石修复剂，钙铝类水滑石为Ca:Al=2~6:1，层状双金属氢氧化物及其氧化 物。
【专利摘要】本发明涉及一种重金属污染土壤的稳定化修复方法，其创新点在于利用钙铝类水滑石作为修复剂，该方法的具体步骤如下：（1）土壤采集：选取污染土壤样品，采集污染土壤送至实验室检测其重金属浓度及基本理化性质；（2）稳定化实验：称取污染土壤于500ml烧杯中，分别添加不同质量百分比的钙铝类土壤修复剂，根据土壤的最大持水量的60%加入相应体积的去离子水，搅拌均匀后于自然条件下稳定处理，并于稳定化后2天，7天，14天取样进行浸出实验。本发明的优点在于：采用该方法修复重金属污染土壤，处理时间短，适用范围广且成本低。
【IPC分类】B09C1/08
【公开号】CN105107837
【申请号】CN201510577943
【发明人】张剑宇, 俞周健, 赵雪松, 郑南峰
【申请人】江苏隆昌化工有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月14日