一種污染土壤鈍化劑及其制備方法與應用
【技術領域】
[0001] 本發明屬于環保技術領域，涉及污染土壤的鈍化或無害化處理，尤其是涉及一種 污染土壤鈍化劑及其制備方法與應用。
【背景技術】
[0002] 近年來，由于鎘米、血鉛、癌癥村等重大環境事件的頻繁發生，使得土壤以及地下 水重金屬污染問題越來越受到人們的重視。從重金屬污染土壤形成的過程與機理看，根治 污染的過程也必然是長期與漸進的，因此，迫切需要開一種既要高效、環保，又要控制成本 的治理方法。
[0003] 固化/穩定化修復技術因為具有適用范圍廣、處理時間短、成本低廉等優勢，在歐 美地區得到廣泛的應用，如在美國這種技術已在180個超級基金項目中得到了應用，所以 美國環保局曾將固化/穩定化技術稱為處理有毒有害廢物的最佳技術。
[0004] 固化/穩定化是通過將污染體用膠凝材料包裹，膠凝材料固化后將其固定在固體 結構上，從而控制危險污染廢棄物發生擴散的技術。其中固化與穩定化具有不同的含義，固 化技術中污染物與膠凝材料之間不發生化學反應，只是機械地將污染物固定在自身有一定 強度的固態產物中，從而達到控制污染物擴散的目的；穩定化是指將污染物轉化為不易溶 解、迀移能力或毒性更小的形式來實現其無害化，降低其危害性。固化/穩定化過程并沒有 減少污染物的總量，只是降低其迀移能力。通常通過浸出實驗，測量浸出溶液中重金屬離子 的濃度來評估處理后污染物的迀移能力。
[0005] 近五年來，植物法、生物法逐漸受到研宄人員的追捧，有關土壤重金屬污染穩定 化或鈍化技術的研宄卻在逐漸減少，有關專利也不是很多，公開號為CN101805617A的中 國專利公開了一種設施菜地土壤重金屬鈍化劑及其制備方法，通過施用配比為：麥飯石 粉10 %?30%、硅藻土粉10 %?30%、沸石粉10 %?20%、褐煤20 %?30%、粉煤灰 25 %?35 %的鈍化劑，可以達到鈍化設施菜地土壤重金屬，降低土壤作物可利用態重金屬 含量的效果，但是該鈍化劑對重金屬的吸附交換性能較差，處理效果較差。中國專利公開號 CN101045599A發明了一種利用石灰改性的粉煤灰吸附劑，鈍化處理脫水城市污泥中含量高 的鋅和銅的方法，對污泥中重金屬銅和鋅的鈍化率可達85%和70%，但是上述吸附劑制備 工藝復雜，同時處理時需要30-80°C的溫度，對使用環境要求較高。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種能夠大幅提高 鈍化（穩定化）處理后土壤的長期穩定性的污染土壤鈍化劑及其制備方法與應用。
[0007] 本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：
[0008] 一種污染土壤鈍化劑，由以下重量百分比的原料混合形成：天然粘土礦物材料 30%?60%、工業無害廢棄物30%?60%、陽離子交換劑10%?20%。
[0009] 所述的天然粘土礦物材料為膨潤土、凹凸棒土、鈣鎂氧化物、鎂鋁水滑石或羥基磷 灰石中的一種或幾種混合。
[0010] 所述的工業無害廢棄物為高爐礦渣、粉煤灰或鋼渣中的一種或幾種混合。
[0011] 所述的陽離子交換劑為X型分子篩或孔徑大于4A的分子篩。
[0012] -種所述的污染土壤鈍化劑的制備方法，將天然粘土礦物材料、工業無害廢棄物 混合后再與陽離子交換劑充分混合，并粉碎至100目以下，即得污染土壤鈍化劑。
[0013] 一種所述的污染土壤鈍化劑的應用，向污染土壤中按不大于25wt%的添加量施 入鈍化劑，其中鈍化劑的添加比例根據污染程度定，為了保證污染土壤與鈍化劑混合均勻， 污染土壤的含水率需控制在15%以下；使得鈍化劑與污染土壤混合均勻，淋入配置好的水 劑，并保證土壤含水率25 %?40 %，堆放保持水分3?7天。
[0014] 所述的水劑為硝酸和硫酸混酸溶液，且硝酸和硫酸混酸溶液的pH值為4. 5?6。
[0015] 固化/穩定化技術之所以在世界范圍內得到廣泛的應用，主要是因為其成本低 廉、操作便捷等優點，但是近年來一些國家或地區在考慮用化學淋洗等方法來代替這項技 術，是因為固化/穩定化技術固有的弊端-重金屬離子再溶出即長期穩定性問題。而本發 明通過天然粘土礦物材料、工業廢棄物以及陽離子交換劑之間的相互協調作用，對土壤中 的重金屬具有明顯的鈍化作用，特別是加入的陽離子交換劑-X型分子篩或孔徑大于4A的 分子篩，可以大幅提高鈍化（穩定化）處理后土壤的長期穩定性。
[0016] 可溶性重金屬離子在土壤中通常以水合離子的形態存在，其離子動力學半徑一般 大于0. 4nm，所以如孔徑小于4A的小孔徑分子篩由于孔徑的限制，對重金屬的吸附交換性 能非常差。天然沸石雖然有較大比表面積，但是由于其中存在的晶相較雜，孔道也不規整， 所以其對重金屬的吸附交換性能一般較差。本發明鈍化劑采用的陽離子交換劑為X型分子 篩或孔徑大于4A的分子篩，不但具有較大的孔容和比表面積，而且孔道均一、規整、孔徑大 于0. 4nm，可以從容的與重金屬發生交換。
[0017] 與現有技術相比，本發明具有以下優點及有益效果：
[0018] 1、鈍化劑部分采用了粉煤灰、礦渣等工業廢棄物作為原料之一，既解決了工業廢 棄物本身的堆放、處置問題，又響應國家號召對廢棄物進行資源化利用，變廢為寶。
[0019] 2、該鈍化劑完全由天然礦物材料、類礦物材料組成，成本低廉，不會產生二次污 染。
[0020] 3、本發明的鈍化劑處理效果好，陽離子交換劑的加入可以明顯的減少土壤中重金 屬的溶出，提高鈍化土壤的長期穩定性。
[0021] 4、使用本發明的鈍化劑，應用條件簡單，常溫下就可以完成污染土壤的鈍化處理。
【附圖說明】
[0022] 圖1為Cd污染鈍化土壤的強化淋溶曲線；
[0023] 圖2為Cu污染鈍化土壤的強化淋溶曲線；
[0024] 圖3為Hg污染鈍化土壤的強化淋溶曲線。
【具體實施方式】
[0025] 下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。
[0026] 用于試驗用的土壤取自上海某污染場地，測重金屬總量Cdl22mg/kg，Cu488mg/kg， Hgl50mg/kg〇
[0027] 土壤重金屬鈍化試驗：
[0028] 向上述污染土壤中按不大于25%的添加量施入鈍化劑，與污染土壤充分攪拌，使 得鈍化劑與污染土混合均勻，淋入配置好的水劑，并保證土壤含水率25 %?40 %，堆放保 持水分3?7天。即可測土壤重金屬浸出量，所用浸出標準為HJ/300-2007。
[0029] 鈍化土壤的長期穩定性試驗：
[0030] 取3?7天鈍化后的土壤3. 5kg，裝入淋溶裝置，采用pH = 4. 5的醋酸水溶液（模 擬上海酸雨pH值）不間斷淋溶，通過強化淋溶的方式縮短試驗周期。
[0031] 實施例1
[0032] CcU Cu、Hg復合重金屬污染鈍化：
[0033] 取上述污染土 70kg，分成7份編號為S1-S6, Sl為空白的污染土壤，向S2-S6分別 加入不同的鈍化劑，總加入量不超過2. 5kg，充分攪拌，使得鈍化劑與污染土混合均勻，淋入 配置好的水劑，并保證土壤含水率30%，堆放保持水分7天，測土壤重金屬的浸出量。具體 測試結果見下表：
[0034]
【主權項】
1. 一種污染土壤鈍化劑，其特征在于，由以下重量百分比的原料混合形成：天然粘土 礦物材料30 %?60 %、工業無害廢棄物30 %?60 %、陽離子交換劑10 %?20 %。
2. 根據權利要求1所述的一種污染土壤鈍化劑，其特征在于，所述的天然粘土礦物材 料為膨潤土、凹凸棒土、鈣鎂氧化物、鎂鋁水滑石或羥基磷灰石中的一種或幾種混合。
3. 根據權利要求1所述的一種污染土壤鈍化劑，其特征在于，所述的工業無害廢棄物 為高爐礦渣、粉煤灰或鋼渣中的一種或幾種混合。
4. 根據權利要求1所述的一種污染土壤鈍化劑，其特征在于，所述的陽離子交換劑為X 型分子篩或孔徑大于4A的分子篩。
5. -種如權利要求1所述的污染土壤鈍化劑的制備方法，其特征在于，將天然粘土礦 物材料、工業無害廢棄物混合后再與陽離子交換劑充分混合，并粉碎至100目以下，即得污 染土壤鈍化劑。
6. -種如權利要求1所述的污染土壤鈍化劑的應用，其特征在于，向污染土壤中按不 大于25wt %的添加量施入鈍化劑，使得鈍化劑與污染土壤混合均勻，淋入配置好的水劑，并 保證土壤含水率25 %?40 %，堆放保持水分3?7天。
7. 根據權利要求6所述的一種污染土壤鈍化劑的應用，其特征在于，所述的水劑為硝 酸和硫酸混酸溶液，且硝酸和硫酸混酸溶液的pH值為4. 5?6。
【專利摘要】本發明涉及一種污染土壤鈍化劑及其制備方法與應用，鈍化劑由以下重量百分比的原料混合形成：天然粘土礦物材料30％～60％、工業無害廢棄物30％～60％、陽離子交換劑10％～20％；其中，陽離子交換劑為X型分子篩或孔徑大于4A的分子篩。與現有技術相比，發明鈍化劑完全由天然礦物材料、類礦物材料組成，成低廉，不會產生二次污染，將環保理念進行到底，引入粉煤灰等工業廢棄物，既解決了廢物的存放、處置等問題，同時對污染土壤特別是重金屬污染土壤具有良好的鈍化效果和較好的長期穩定性，適合大面積推廣應用。
【IPC分類】C09K17-06, C09K17-08, C09K17-04, B09C1-08
【公開號】CN104560046
【申請號】CN201510041839
【發明人】胡杰, 徐華勝, 顧艷, 鄧琦, 夏思奇, 李明霞, 商照聰
【申請人】上海綠強新材料有限公司, 上海化工研究院
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月27日