一種用于處理鉻污染土壤的穩(wěn)定化藥劑及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于污染土壤修復(fù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于處理六價鉻污染土壤、廢渣、污泥的穩(wěn)定化藥劑，使其中的六價鉻穩(wěn)定化，降低六價鉻的迀移性、毒性。
【背景技術(shù)】
[0002]在環(huán)境化學(xué)污染物中，六價鉻是最常見、危害居民健康最嚴(yán)重的污染物之一。特別是隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，六價鉻對環(huán)境的污染日趨嚴(yán)重。六價鉻污染的主要來源主要包括:(I)含鉻廢渣的不合理堆放。(2)制革、電鍍企業(yè)廢水、污泥的不合理排放等。
[0003]六價鉻污染物迀移性強(qiáng)、毒性大，具有較強(qiáng)的氧化性、腐蝕性，對人體皮膚有強(qiáng)烈的腐蝕作用，引起皮膚灼傷和潰瘍，長期攝入會導(dǎo)致肉瘤、扁平上皮癌、腺癌等疾病;眼睛接觸后會引起角膜損傷;六價鉻可經(jīng)消化道、呼吸道或皮膚進(jìn)入體內(nèi)，導(dǎo)致細(xì)胞畸變、癌變。污染土壤中的六價鉻可以隨揚(yáng)塵、土壤溶液等接觸并進(jìn)入人體，因此六價鉻污染土壤對人類健康和環(huán)境的危害十分嚴(yán)重，國內(nèi)外環(huán)保工作者非常重視六價鉻污染土壤的治理，六價鉻污染土壤的治理也是國內(nèi)外環(huán)保科研工作者的研究熱點(diǎn)之一。
[0004]目前針對六價鉻污染土壤的修復(fù)技術(shù)有土壤淋洗法、土壤清洗法、原位化學(xué)還原法、微生物修復(fù)法、穩(wěn)定化固化修復(fù)法等。在國內(nèi)已經(jīng)完成的六價鉻污染土壤修復(fù)工程中，采用較多的技術(shù)為固化穩(wěn)定化技術(shù)。市場上銷售的六價鉻污染土壤穩(wěn)定化固化藥劑比較昂貴，而且處理后對土壤結(jié)構(gòu)破壞較大、處理后土壤“增容比”較大，均高于1.1。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述技術(shù)問題，降低修復(fù)費(fèi)用、減少藥劑對土壤結(jié)構(gòu)的破壞、降低處理后土壤的“增容比”，本發(fā)明提供了一種成本較低、穩(wěn)定化固化效果好、處理后“增容比”較小的藥劑，并將其成功應(yīng)用到鉻污染土壤的修復(fù)工程中。
[0006]本發(fā)明提供的用于處理鉻污染土壤的穩(wěn)定化藥劑，包括:晶容擴(kuò)增劑、沉淀劑、絮凝劑和pH調(diào)節(jié)劑；
其中，所述晶容擴(kuò)增劑是水泥或粘土材料的其中之一或其組合;所述沉淀劑為硫化物、多硫化物、亞硫酸鹽或焦亞硫酸鹽的其中之一或其組合。
[0007]優(yōu)選地，所述晶容擴(kuò)增劑、絮凝劑和沉淀劑的質(zhì)量比為0.1?3:0.1?3:0.1?I。
[0008]優(yōu)選地，所述絮凝劑為水溶性鋁鹽或四硼酸鈉的其中之一或其組合;所述粘土材料為膨潤土、高嶺土、凹凸棒或海泡石中的一種或其組合。
[0009]進(jìn)一步地，所述絮凝劑為硫酸鋁鉀、氯化鋁、聚合氯化鋁或四硼酸鈉的其中之一或其組合;所述沉淀劑為硫化鈉、多硫化鈉、硫化鈣、多硫化鈣、亞硫酸鈉或焦亞硫酸鈉的其中之一或其組合。
[0010]更優(yōu)選地，所述絮凝劑為硫酸鋁鉀和四硼酸鈉重量比1:0.8?I的混合物;所述沉淀劑為硫化鈉與亞硫酸鈉重量比1: 0.5?I的混合物。
[0011 ]所述pH調(diào)節(jié)劑呈堿性，可為氫氧化鈉、氫氧化鈣、氧化鈣等。
[0012]優(yōu)選地，所述晶容擴(kuò)增劑是水泥和膨潤土重量比1:1的混合物。
[0013]本發(fā)明提供上述的穩(wěn)定化藥劑用于處理鉻污染土壤的方法，包括如下步驟:
(1)向鉻污染土壤中加入晶容擴(kuò)增劑和絮凝劑，攪拌；
(2)將沉淀劑和pH調(diào)節(jié)劑配制成水溶液，加入步驟(I)的所得的混合物中，pH調(diào)節(jié)劑將pH值調(diào)節(jié)至6?9，攪拌，養(yǎng)護(hù)。
[0014]優(yōu)選地，步驟(2)的水溶液中沉淀劑的質(zhì)量百分比濃度為1%?10%，pH調(diào)節(jié)劑的質(zhì)量百分比濃度為0.1?10%。
優(yōu)選地，養(yǎng)護(hù)時間為I?10天。
[0015]本發(fā)明能夠達(dá)到如下技術(shù)效果:
本發(fā)明提供的用于處理鉻污染土壤的穩(wěn)定化藥劑成本較低，穩(wěn)定化固化效果好(穩(wěn)定化率在90%以上)，其對鉻污染土壤處理后“增容比”不超過1.1，且不會破壞土壤的結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實(shí)施，但所舉實(shí)施例不作為對本發(fā)明的限定。
[0017]土壤樣品取自湖北某鉻污染場地，采用《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(HJ/T299-2007)對土壤進(jìn)行浸出處理，土壤中六價鉻的浸出濃度為133.35mg/L。
[0018]實(shí)施例1:
供試土壤過I Cm篩，向土壤中添加土壤質(zhì)量I %的膨潤土，土壤質(zhì)量0.5%的硫酸招鉀和土壤質(zhì)量0.5%的四硼酸鈉，均勻攪拌后施加土壤質(zhì)量40%的硫化鈉和氫氧化鈉水溶液，硫化鈉、氫氧化鈉水溶液中硫化鈉的添加量占土壤質(zhì)量的1%，氫氧化鈉的添加量占土壤質(zhì)量的0.5%(將鉻污染土壤的pH調(diào)節(jié)為8)，養(yǎng)護(hù)6天，檢測處理后土壤中六價鉻的浸出濃度為
11.30mg/L，該藥劑對土壤中六價鉻的穩(wěn)定化率為91.52%。處理后土壤的“增容比”為1.03。
[0019]實(shí)施例2
供試土壤過I cm篩，向土壤中添加土壤質(zhì)量I %的膨潤土，土壤質(zhì)量0.5%的硫酸招鉀和土壤質(zhì)量0.5%的四硼酸鈉，均勻攪拌后施加土壤質(zhì)量40%的硫化鈉和氫氧化鈉水溶液，硫化鈉、氫氧化鈉水溶液中硫化鈉的添加量占土壤質(zhì)量的1%，氫氧化鈉的添加量占土壤質(zhì)量的0.3%(將鉻污染土壤的pH調(diào)節(jié)為7)，養(yǎng)護(hù)6天，檢測處理后土壤中六價鉻的浸出濃度為7.27mg/L，該藥劑對土壤中六價鉻的穩(wěn)定化率為94.55%。處理后土壤的“增容比”為1.03。
[0020]實(shí)施例3
供試土壤過I cm篩，向土壤中添加土壤質(zhì)量I %的膨潤土，土壤質(zhì)量0.5%的硫酸招鉀和土壤質(zhì)量0.5%的四硼酸鈉，均勻攪拌后施加土壤質(zhì)量40%的硫化鈉和氫氧化鈉水溶液，硫化鈉、氫氧化鈉水溶液中硫化鈉的添加量占土壤質(zhì)量的1%，氫氧化鈉的添加量占土壤質(zhì)量的0.1%(將鉻污染土壤的pH調(diào)節(jié)為7)，養(yǎng)護(hù)6天，檢測處理后土壤中六價鉻的浸出濃度為5.39mg/L，該藥劑對土壤中六價鉻的穩(wěn)定化率為95.96%。處理后土壤的“增容比”為1.03。[0021 ] 實(shí)施例4
供試土壤過Icm篩，向土壤中添加土壤質(zhì)量1%的水泥，土壤質(zhì)量0.5%的硫酸鋁鉀和土壤質(zhì)量0.5%的四硼酸鈉，均勻攪拌后施加土壤質(zhì)量40%的硫化鈉和氫氧化鈉水溶液，硫化鈉、氫氧化鈉水溶液中硫化鈉的添加量占土壤質(zhì)量的1%，氫氧化鈉的添加量占土壤質(zhì)量的0.1%(將絡(luò)污染土壤的pH調(diào)節(jié)為7)，養(yǎng)護(hù)6天，檢測處理后土壤中六價絡(luò)的浸出濃度為6.72mg/L，該藥劑對土壤中六價鉻的穩(wěn)定化率為94.96%。處理后土壤的“增容比”為1.08。
[0022]實(shí)施例5
供試土壤過I cm篩，向土壤中添加土壤質(zhì)量0.5%的水泥和土壤質(zhì)量0.5%的膨潤土，土壤質(zhì)量0.5%的硫酸招鉀和土壤質(zhì)量0.5%的四硼酸鈉，均勾攪拌后施加土壤質(zhì)量40%的硫化鈉和氫氧化鈉水溶液，硫化鈉、氫氧化鈉水溶液中硫化鈉的添加量占土壤質(zhì)量的1%，氫氧化鈉的添加量占土壤質(zhì)量的0.3%(將鉻污染土壤的pH調(diào)節(jié)為7)，養(yǎng)護(hù)6天，檢測處理后土壤中六價鉻的浸出濃度為4.84mg/L，該藥劑對土壤中六價鉻的穩(wěn)定化率為96.37%。處理后土壤的“增容比”為1.08。
[0023]實(shí)施例6
供試土壤過Icm篩，向土壤中添加土壤質(zhì)量0.05%的水泥和土壤質(zhì)量0.05%的膨潤土，土壤質(zhì)量0.05%的硫酸鋁鉀和土壤質(zhì)量0.05%的四硼酸鈉，均勻攪拌后施加土壤質(zhì)量40%的硫化鈉和氫氧化鈉水溶液，硫化鈉、氫氧化鈉水溶液中硫化鈉的添加量占土壤質(zhì)量的1%，氫氧化鈉的添加量占土壤質(zhì)量的0.3%(將鉻污染土壤的pH調(diào)節(jié)為7)，養(yǎng)護(hù)6天，檢測處理后土壤中六價鉻的浸出濃度為8.26mg/L，該藥劑對土壤中六價鉻的穩(wěn)定化率為93.8%。處理后土壤的“增容比”為1.01。
[0024]實(shí)施例7
供試土壤過Icm篩，向土壤中添加土壤質(zhì)量0.15%的水泥和土壤質(zhì)量0.15%的膨潤土，土壤質(zhì)量0.15%的硫酸鋁鉀和土壤質(zhì)量0.15%的四硼酸鈉，均勻攪拌后施加土壤質(zhì)量40%的硫化鈉和氫氧化鈉水溶液，硫化鈉、氫氧化鈉水溶液中硫化鈉的添加量占土壤質(zhì)量的1%，氫氧化鈉的添加量占土壤質(zhì)量的0.3%(將鉻污染土壤的pH調(diào)節(jié)為7)，養(yǎng)護(hù)6天，檢測處理后土壤中六價鉻的浸出濃度為4.85mg/L，該藥劑對土壤中六價鉻的穩(wěn)定化率為96.4 %。處理后土壤的“增容比”為1.03。
[0025]實(shí)施例8
供試土壤過Icm篩，向土壤中添加土壤質(zhì)量0.15%的水泥和土壤質(zhì)量0.15%的膨潤土，土壤質(zhì)量0.15%的硫酸鋁鉀和土壤質(zhì)量0.15%的四硼酸鈉，均勻攪拌后施加土壤質(zhì)量40%的硫化鈉和氫氧化鈉水溶液，硫化鈉、氫氧化鈉水溶液中硫化鈉的添加量占土壤質(zhì)量的0.1%，氫氧化鈉的添加量占土壤質(zhì)量的0.3%(將鉻污染土壤的pH調(diào)節(jié)為7)，養(yǎng)護(hù)6天，檢測處理后土壤中六價鉻的浸出濃度為8.95 mg/L，該藥劑對土壤中六價鉻的穩(wěn)定化率為93.3%。處理后土壤的“增容比”為1.03。
[0026]實(shí)施例9
供試土壤過I cm篩，向土壤中添加土壤質(zhì)量0.5%的水泥和土壤質(zhì)量0.5%的膨潤土，土壤質(zhì)量0.5%的硫酸招鉀和土壤質(zhì)量0.4%的四硼酸鈉，均勾攪拌后施加土壤質(zhì)量40%的硫化鈉和氫氧化鈉水溶液，硫化鈉、氫氧化鈉水溶液中硫化鈉的添加量占土壤質(zhì)量的1%，氫氧化鈉的添加量占土壤質(zhì)量的0.3%(將鉻污染土壤的pH調(diào)節(jié)為7)，養(yǎng)護(hù)6天，檢測處理后土壤中六價鉻的浸出濃度為6.02mg/L，該藥劑對土壤中六價鉻的穩(wěn)定化率為95.5 %。處理后土壤的“增容比”為1.05。
[0027]實(shí)施例10
供試土壤過I cm篩，向土壤中添加土壤質(zhì)量0.5%的水泥和土壤質(zhì)量0.5%的膨潤土，土壤質(zhì)量1%的硫酸鋁鉀，均勻攪拌后施加土壤質(zhì)量40%的硫化鈉和氫氧化鈉水溶液，硫化鈉、氫氧化鈉水溶液中硫化鈉的添加量占土壤質(zhì)量的I %，氫氧化鈉的添加量占土壤質(zhì)量的0.3%(將絡(luò)污染土壤的pH調(diào)節(jié)為7)，養(yǎng)護(hù)6天，檢測處理后土壤中六價絡(luò)的浸出濃度為8.43mg/L，該藥劑對土壤中六價鉻的穩(wěn)定化率為93.7%。處理后土壤的“增容比”為1.08。
[0028]實(shí)施例11
供試土壤過I cm篩，向土壤中添加土壤質(zhì)量0.5%的水泥和土壤質(zhì)量0.5%的膨潤土，土壤質(zhì)量1%的四硼酸鈉，均勻攪拌后施加土壤質(zhì)量40%的硫化鈉和氫氧化鈉水溶液，硫化鈉、氫氧化鈉水溶液中硫化鈉的添加量占土壤質(zhì)量的I %，氫氧化鈉的添加量占土壤質(zhì)量的0.3%(將絡(luò)污染土壤的pH調(diào)節(jié)為7)，養(yǎng)護(hù)6天，檢測處理后土壤中六價絡(luò)的浸出濃度為8.67mg/L，該藥劑對土壤中六價鉻的穩(wěn)定化率為93.5%。處理后土壤的“增容比”為1.08。
[0029]實(shí)施例12
供試土壤過I cm篩，向土壤中添加土壤質(zhì)量0.5%的水泥和土壤質(zhì)量0.5%的高嶺土，土壤質(zhì)量0.5%的氯化鋁和土壤質(zhì)量0.5%的硫酸鋁，均勻攪拌后施加土壤質(zhì)量40%的亞硫酸鈉和氫氧化鈉水溶液，亞硫酸鈉、氫氧化鈉水溶液中亞硫酸鈉的添加量占土壤質(zhì)量的1%，氫氧化鈉的添加量占土壤質(zhì)量的0.3%(將鉻污染土壤的pH調(diào)節(jié)為7)，養(yǎng)護(hù)7天，檢測處理后土壤中六價鉻的浸出濃度為7.42mg/L，該藥劑對土壤中六價鉻的穩(wěn)定化率為94.43%。處理后土壤的“增容比”為1.05。
[0030]實(shí)施例13
供試土壤過I cm篩，向土壤中添加土壤質(zhì)量0.5%的水泥和土壤質(zhì)量0.5%的膨潤土，土壤質(zhì)量0.5%的硫酸招鉀和土壤質(zhì)量0.5%的四硼酸鈉，均勾攪拌后施加土壤質(zhì)量40%的硫化鈉、亞硫酸鈉和氫氧化鈉水溶液，硫化鈉、亞硫酸鈉和氫氧化鈉水溶液中硫化鈉的添加量占土壤質(zhì)量的0.5%、亞硫酸鈉的添加量占土壤質(zhì)量的0.5 %，氫氧化鈉的添加量占土壤質(zhì)量的0.3%(將鉻污染土壤的pH調(diào)節(jié)為7)，養(yǎng)護(hù)7天，檢測處理后土壤中六價鉻的浸出濃度為3.56mg/L，該藥劑對土壤中六價鉻的穩(wěn)定化率為97.33%。處理后土壤的“增容比”為1.02。
[0031]實(shí)施例14
供試土壤過I cm篩，向土壤中添加土壤質(zhì)量0.5%的水泥和土壤質(zhì)量0.5%的膨潤土，土壤質(zhì)量0.5%的硫酸招鉀和土壤質(zhì)量0.5%的四硼酸鈉，均勾攪拌后施加土壤質(zhì)量40%的硫化鈉、亞硫酸鈉和氫氧化鈉水溶液，硫化鈉、亞硫酸鈉和氫氧化鈉水溶液中硫化鈉的添加量占土壤質(zhì)量的0.6 %、亞硫酸鈉的添加量占土壤質(zhì)量的0.3 %，氫氧化鈉的添加量占土壤質(zhì)量的0.3%(將鉻污染土壤的pH調(diào)節(jié)為7)，養(yǎng)護(hù)7天，檢測處理后土壤中六價鉻的浸出濃度為3.87mg/L，該藥劑對土壤中六價鉻的穩(wěn)定化率為97.0 %。處理后土壤的“增容比”為1.02。
[0032]實(shí)施例15
供試土壤過I cm篩，向土壤中添加土壤質(zhì)量0.5%的高嶺土和土壤質(zhì)量0.5%的凹凸棒，土壤質(zhì)量0.5%的聚合氯化鋁和土壤質(zhì)量0.5%的硫酸鋁，均勻攪拌后施加土壤質(zhì)量40%的Na2S2、焦亞硫酸鈉和氫氧化鈉水溶液，Na2S2、焦亞硫酸鈉和氫氧化鈉水溶液中硫化鈉的添加量占土壤質(zhì)量的0.5%、亞硫酸鈉的添加量占土壤質(zhì)量的0.5 %，氫氧化鈉的添加量占土壤質(zhì)量的
0.3%(將鉻污染土壤的pH調(diào)節(jié)為7)，養(yǎng)護(hù)7天，檢測處理后土壤中六價鉻的浸出濃度為7.83mg/L，該藥劑對土壤中六價鉻的穩(wěn)定化率為94.13%。處理后土壤的“增容比”為1.04。
[0033]以上所述實(shí)施例僅是為充分說明本發(fā)明而所舉的較佳的實(shí)施例，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明基礎(chǔ)上所作的等同替代或變換，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于處理鉻污染土壤的穩(wěn)定化藥劑，其特征在于，包括:晶容擴(kuò)增劑、沉淀劑、絮凝劑和pH調(diào)節(jié)劑； 其中，所述晶容擴(kuò)增劑是水泥或粘土材料的其中之一或其組合;所述沉淀劑為硫化物、多硫化物、亞硫酸鹽或焦亞硫酸鹽的其中之一或其組合。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定化藥劑，其特征在于，所述晶容擴(kuò)增劑、絮凝劑和沉淀劑的質(zhì)量比為0.1?3:0.1?3:0.1?I。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定化藥劑，其特征在于，所述絮凝劑為水溶性鋁鹽或四硼酸鈉的其中之一或其組合;所述粘土材料為膨潤土、高嶺土、凹凸棒或海泡石中的一種或其組入口 ο4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定化藥劑，其特征在于，所述絮凝劑為硫酸鋁鉀、氯化鋁、聚合氯化鋁或四硼酸鈉的其中之一或其組合;所述沉淀劑為硫化鈉、多硫化鈉、硫化鈣、多硫化鈣、亞硫酸鈉或焦亞硫酸鈉的其中之一或其組合。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的穩(wěn)定化藥劑，其特征在于，所述絮凝劑為硫酸鋁鉀和四硼酸鈉重量比1: 0.8?I的混合物;所述沉淀劑為硫化鈉與亞硫酸鈉重量比1: 0.5?I的混合物。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定化藥劑，其特征在于，所述pH調(diào)節(jié)劑呈堿性。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)定化藥劑，其特征在于，所述晶容擴(kuò)增劑是水泥和膨潤土重量比1:1的混合物。8.權(quán)利要求1?7任一項(xiàng)所述的穩(wěn)定化藥劑用于處理鉻污染土壤的方法，其特征在于，包括如下步驟: 向鉻污染土壤中加入晶容擴(kuò)增劑和絮凝劑，攪拌； 將沉淀劑和PH調(diào)節(jié)劑配制成水溶液，加入步驟(I)的所得的混合物中，pH調(diào)節(jié)劑將pH值調(diào)節(jié)至6?9，攪拌，養(yǎng)護(hù)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，步驟(2)的水溶液中沉淀劑的質(zhì)量百分比濃度為I %?10%，pH調(diào)節(jié)劑的質(zhì)量百分比濃度為0.1?10%。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，養(yǎng)護(hù)時間為I?10天。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于處理鉻污染土壤的穩(wěn)定化藥劑及其應(yīng)用。所述穩(wěn)定化藥劑包括晶容擴(kuò)增劑、沉淀劑、絮凝劑和pH調(diào)節(jié)劑，其中，所述晶容擴(kuò)增劑是水泥或粘土材料的其中之一或其組合；所述沉淀劑為硫化物、多硫化物、亞硫酸鹽或焦亞硫酸鹽的其中之一或其組合。本發(fā)明所述藥劑可以顯著降低土壤中鉻的浸出濃度，并且不會對土壤的性質(zhì)產(chǎn)生破壞。
【IPC分類】B09C1/08
【公開號】CN105710124
【申請?zhí)枴緾N201610208560
【發(fā)明人】李淑彩, 呂正勇, 魏麗, 馮國杰, 苗竹, 朱湖地, 范吉強(qiáng), 甄勝利, 劉中良
【申請人】北京高能時代環(huán)境技術(shù)股份有限公司