一种重金属固化稳定剂及其制备方法和使用方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及±壤重金属处理领域，特别设及一种重金属固化稳定剂及其制备方法 和使用方法。
【背景技术】
[0002] 重金属污染危害之大，污染面积之广，是当今±壤污染中最大的环境问题之一。重 金属污染±壤会对环境造成W下危害；（1)在雨水的淋溶作用下，±壤中的重金属向下渗 透并进入地下水，极有可能造成地下水的重金属污染；（2)受到重金属污染的±壤直接暴 露在环境中，人和动物可能通过直接或间接的方式吸入±壤的颗粒物；（3)当外界环境条 件产生变化时（如酸雨、施加某些上壤添加剂等），上壤中重金属的生物可利用性也得到了 提高。该时，植物能够更容易地吸收和利用重金属，从而使得重金属进入食物链，并对食物 链的各种生物产生毒害。
[0003] 对于重金属污染的±壤，主要是采用固定化稳定技术来修复治理，目前，固定化稳 定技术中所用到的固定化稳定剂W水泥、石膏等水硬性材料为主要成分，通过固定化稳定 剂与±壤中的重金属发生水化反应形成的C-S-H对±壤中重金属进行固定。但是，含有水 泥类成分的固定化稳定剂在添加到±壤后，会导致修复后的±壤硬化、增容，而且单纯靠水 化反应形成的C-S-H对±壤中重金属的固定效果容易受外界环境条件的影响，±壤经过长 期的风化和酸雨侵蚀，其中的重金属存在着会重新溶出的潜在危险。
【发明内容】
[0004] 为解决上述问题，本发明实施例公开了一种重金属固化稳定剂及其制备方法和使 用方法。技术方案如下：
[0005] 一种重金属固化稳定剂，包括改性炭黑、骨粉、热处理蒙脱石及石灰石，其中，基于 重金属固化稳定剂的总质量，所述改性炭黑的质量分数为35-60%，所述骨粉的质量分数为 10-25%，所述热处理蒙脱石的质量分数为15-25%，所述石灰石的质量分数为5-15%。
[0006] 其中，所述改性炭黑的质量分数为42-50 %。
[0007] 其中，所述骨粉的质量分数为15-23%。
[000引其中，所述热处理蒙脱石的质量分数为17-23%。
[0009] 其中，所述石灰石的质量分数为8-12%。
[0010] 其中，所述改性炭黑的制备方法为：
[0011] 将炭黑与浓硝酸按（1-3) : (13-20)的质量比混合后加热至105-115°C反应2-化， 然后将反应后的炭黑洗至中性，干燥。
[0012] 其中，所述热处理蒙脱石的制备方法为；将蒙脱石至于140-180°c下加热4-化，然 后进行研磨粉碎处理。
[0013] 一种重金属固化稳定剂的制备方法，包括，将改性炭黑、骨粉、热处理蒙脱石及石 灰石分别过100-200目筛后，混合，得到所述重金属固化稳定剂，其中，基于重金属固化稳 定剂的总质量，所述改性炭黑的质量分数为35-60%，所述骨粉的质量分数为10-25%，所 述热处理蒙脱石的质量分数为15-25%，所述石灰石的质量分数为5-15%。
[0014] 一种重金属固化稳定剂的应用方法，包括：将所述重金属固化稳定剂投加到受到 重金属污染的±壤中；其中，所述重金属固化稳定剂的投加量为受到重金属污染的±壤质 量的2-8%。
[0015] 在上述的应用方法中，将所述的重金属固化稳定剂投加到受到重金属污染的±壤 中后，进行混合，混合后稳定10-30天。
[0016] 本发明实施例公开了一种重金属固化稳定剂，用于修复治理重金属污染的±壤， 重金属固化率可W达到91. 20%-99. 95%。该重金属固化稳定剂包括改性炭黑、骨粉、热处 理蒙脱石及石灰石；其中，炭黑改性后会引入大量的含氧基团，如-COOH、-OH等，使含氧量 明显增加，增加了其表面的活性点位，因此重金属与含氧基团结合而被固定。通过对改性前 后材料的电位分析得知改性前炭黑比改性前炭黑带电量增加，所W改性材料在酸性环境中 也具有较强吸附纯化带正点污染物的能力。
[0017] 骨粉资源丰富简单易得，且是天然成分，无二次污染，把骨粉用作改良剂，既可W 起到改良重金属污染±壤的效果，还可W增加上壤中磯和巧含量，提高上壤肥力，为上壤后 续用途奠定基础。
[001引蒙脱石具有较高的阳离子交换性能，表现出较强的吸附性，且容易使颗粒分裂成 很细的带电粒子，此外，蒙脱石晶体构造层间亦可W有有机物的存在。热处理后的蒙脱石 具有更小的结晶度、更大的表面积和更强的阳离子交换能力因而能极大提高其吸附去污性 能。
[0019] 石灰石的添加使得±壤的抑值提升且中和改性炭黑带来的微量酸化效果，同时 ±壤溶液中的or增加，重金属形成氨氧化物沉淀，并使±壤中有机质等作为±壤吸附重金 属的重要载体，与重金属结合得更加牢固，使±壤中生物可W利用的重金属形态降低，并且 由于石灰石添加的量较少，因此，对±壤的性质影响较小，不会引起±壤的硬化、增容等问 题。
[0020] 由于本发明实施例提供的重金属稳定剂不是靠水化反应形成的C-S-H对±壤中 重金属的固定，所W不易受外界环境条件的影响，不存在重金属重新溶出的潜在危险。
【具体实施方式】
[0021] 为了能够修复被重金属污染的±壤，本发明实施例第一方面提供了一种重金属固 化稳定剂，包括改性炭黑、骨粉、热处理蒙脱石及石灰石，其中，基于重金属固化稳定剂的总 质量，改性炭黑的质量分数为35-60%，优选为42-50 %，骨粉的质量分数为10-25 %，优选 为15-23%，热处理蒙脱石的质量分数为15-25%，优选为17-23%，石灰石的质量分数为 5-15%，优选为 8-12%。
[002引炭黑通过改性处理后，会引入大量的含氧基团，如-C00H、-OH等，使含氧量明显增 加，增加了其表面的活性点位，含氧基团会与重金属结合从而起到固定重金属的作用。通过 对改性前后材料的电位分析得知改性前炭黑比改性前炭黑带电量增加，所W改性材料在酸 性环境中也具有较强吸附纯化带正点污染物的能力。因此，采用改性炭黑更有利于抵抗外 界酸性条件的影响。
[0023] 在一些实施例中，发明人意外的发现，当采用W下的方法来改性炭黑时，所得到的 改性炭黑对重金属的固定效果要远高于采用其它的改性方式。
[0024] 所意外发现的炭黑改性方式具体为：将炭黑与浓硝酸按（1-3) : (13-20)的质量比 混合后加热至105-115°C反应2-化，然后将炭黑洗至中性，并在100-105°C下烘干20-4化小 时。上述的浓硝酸优选为质量分数为60-70%的浓硝酸。
[0025] 蒙脱石具有较高的阳离子交换性能，表现出较强的吸附性，且容易使颗粒分裂成 很细的带电粒子，此外，蒙脱石晶体构造层间亦可W有有机物的存在。但是，发明人在实验 过程中发现，直接应用蒙脱石制备重金属固化稳定剂时，其效果并不理想。于是发明人对蒙 脱石进行改性处理，在改性过程中，意外的发现，用热处理后的蒙脱石制备重金属固化稳定 剂时，重金属固定效果出奇的好。该可能是由于蒙脱石进行热处理后，具有更小的结晶度、 更大的表面积和更强的阳离子交换能力因而能极大提高其吸附去污性能。
[0026] 所说的热处理具体可W是；将蒙脱石至于140-180°C下加热4-化，然后进行研