一种用于处理铬污染土壤的稳定化药剂及其应用
【技术领域】
[0001]本发明属于污染土壤修复领域，具体涉及一种用于处理六价铬污染土壤、废渣、污泥的稳定化药剂，使其中的六价铬稳定化，降低六价铬的迀移性、毒性。
【背景技术】
[0002]在环境化学污染物中，六价铬是最常见、危害居民健康最严重的污染物之一。特别是随着现代工业生产的发展，六价铬对环境的污染日趋严重。六价铬污染的主要来源主要包括:(I)含铬废渣的不合理堆放。(2)制革、电镀企业废水、污泥的不合理排放等。
[0003]六价铬污染物迀移性强、毒性大，具有较强的氧化性、腐蚀性，对人体皮肤有强烈的腐蚀作用，引起皮肤灼伤和溃疡，长期摄入会导致肉瘤、扁平上皮癌、腺癌等疾病;眼睛接触后会引起角膜损伤;六价铬可经消化道、呼吸道或皮肤进入体内，导致细胞畸变、癌变。污染土壤中的六价铬可以随扬尘、土壤溶液等接触并进入人体，因此六价铬污染土壤对人类健康和环境的危害十分严重，国内外环保工作者非常重视六价铬污染土壤的治理，六价铬污染土壤的治理也是国内外环保科研工作者的研究热点之一。
[0004]目前针对六价铬污染土壤的修复技术有土壤淋洗法、土壤清洗法、原位化学还原法、微生物修复法、稳定化固化修复法等。在国内已经完成的六价铬污染土壤修复工程中，采用较多的技术为固化稳定化技术。市场上销售的六价铬污染土壤稳定化固化药剂比较昂贵，而且处理后对土壤结构破坏较大、处理后土壤“增容比”较大，均高于1.1。
【发明内容】
[0005]为了解决上述技术问题，降低修复费用、减少药剂对土壤结构的破坏、降低处理后土壤的“增容比”，本发明提供了一种成本较低、稳定化固化效果好、处理后“增容比”较小的药剂，并将其成功应用到铬污染土壤的修复工程中。
[0006]本发明提供的用于处理铬污染土壤的稳定化药剂，包括:晶容扩增剂、沉淀剂、絮凝剂和pH调节剂；
其中，所述晶容扩增剂是水泥或粘土材料的其中之一或其组合;所述沉淀剂为硫化物、多硫化物、亚硫酸盐或焦亚硫酸盐的其中之一或其组合。
[0007]优选地，所述晶容扩增剂、絮凝剂和沉淀剂的质量比为0.1?3:0.1?3:0.1?I。
[0008]优选地，所述絮凝剂为水溶性铝盐或四硼酸钠的其中之一或其组合;所述粘土材料为膨润土、高岭土、凹凸棒或海泡石中的一种或其组合。
[0009]进一步地，所述絮凝剂为硫酸铝钾、氯化铝、聚合氯化铝或四硼酸钠的其中之一或其组合;所述沉淀剂为硫化钠、多硫化钠、硫化钙、多硫化钙、亚硫酸钠或焦亚硫酸钠的其中之一或其组合。
[0010]更优选地，所述絮凝剂为硫酸铝钾和四硼酸钠重量比1:0.8?I的混合物;所述沉淀剂为硫化钠与亚硫酸钠重量比1: 0.5?I的混合物。
[0011 ]所述pH调节剂呈碱性，可为氢氧化钠、氢氧化钙、氧化钙等。
[0012]优选地，所述晶容扩增剂是水泥和膨润土重量比1:1的混合物。
[0013]本发明提供上述的稳定化药剂用于处理铬污染土壤的方法，包括如下步骤:
(1)向铬污染土壤中加入晶容扩增剂和絮凝剂，搅拌；
(2)将沉淀剂和pH调节剂配制成水溶液，加入步骤(I)的所得的混合物中，pH调节剂将pH值调节至6?9，搅拌，养护。
[0014]优选地，步骤(2)的水溶液中沉淀剂的质量百分比浓度为1%?10%，pH调节剂的质量百分比浓度为0.1?10%。
优选地，养护时间为I?10天。
[0015]本发明能够达到如下技术效果:
本发明提供的用于处理铬污染土壤的稳定化药剂成本较低，稳定化固化效果好(稳定化率在90%以上)，其对铬污染土壤处理后“增容比”不超过1.1，且不会破坏土壤的结构。
【具体实施方式】
[0016]下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
[0017]土壤样品取自湖北某铬污染场地，采用《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》(HJ/T299-2007)对土壤进行浸出处理，土壤中六价铬的浸出浓度为133.35mg/L。
[0018]实施例1:
供试土壤过I Cm筛，向土壤中添加土壤质量I %的膨润土，土壤质量0.5%的硫酸招钾和土壤质量0.5%的四硼酸钠，均匀搅拌后施加土壤质量40%的硫化钠和氢氧化钠水溶液，硫化钠、氢氧化钠水溶液中硫化钠的添加量占土壤质量的1%，氢氧化钠的添加量占土壤质量的0.5%(将铬污染土壤的pH调节为8)，养护6天，检测处理后土壤中六价铬的浸出浓度为
11.30mg/L，该药剂对土壤中六价铬的稳定化率为91.52%。处理后土壤的“增容比”为1.03。
[0019]实施例2
供试土壤过I cm筛，向土壤中添加土壤质量I %的膨润土，土壤质量0.5%的硫酸招钾和土壤质量0.5%的四硼酸钠，均匀搅拌后施加土壤质量40%的硫化钠和氢氧化钠水溶液，硫化钠、氢氧化钠水溶液中硫化钠的添加量占土壤质量的1%，氢氧化钠的添加量占土壤质量的0.3%(将铬污染土壤的pH调节为7)，养护6天，检测处理后土壤中六价铬的浸出浓度为7.27mg/L，该药剂对土壤中六价铬的稳定化率为94.55%。处理后土壤的“增容比”为1.03。
[0020]实施例3
供试土壤过I cm筛，向土壤中添加土壤质量I %的膨润土，土壤质量0.5%的硫酸招钾和土壤质量0.5%的四硼酸钠，均匀搅拌后施加土壤质量40%的硫化钠和氢氧化钠水溶液，硫化钠、氢氧化钠水溶液中硫化钠的添加量占土壤质量的1%，氢氧化钠的添加量占土壤质量的0.1%(将铬污染土壤的pH调节为7)，养护6天，检测处理后土壤中六价铬的浸出浓度为5.39mg/L，该药剂对土壤中六价铬的稳定化率为95.96%。处理后土壤的“增容比”为1.03。[0021 ] 实施例4
供试土壤过Icm筛，向土壤中添加土壤质量1%的水泥，土壤质量0.5%的硫酸铝钾和土壤质量0.5%的四硼酸钠，均匀搅拌后施加土壤质量40%的硫化钠和氢氧化钠水溶液，硫化钠、氢氧化钠水溶液中硫化钠的添加量占土壤质量的1%，氢氧化钠的添加量占土壤质量的0.1%(将络污染土壤的pH调节为7)，养护6天，检测处理后土壤中六价络的浸出浓度为6.72mg/L，该药剂对土壤中六价铬的稳定化率为94.96%。处理后土壤的“增容比”为1.08。
[0022]实施例5
供试土壤过I cm筛，向土壤中添加土壤质量0.5%的水泥和土壤质量0.5%的膨润土，土壤质量0.5%的硫酸招钾和土壤质量0.5%的四硼酸钠，均勾搅拌后施加土壤质量40%的硫化钠和氢氧化钠水溶液，硫化钠、氢氧化钠水溶液中硫化钠的添加量占土壤质量的1%，氢氧化钠的添加量占土壤质量的0.3%(将铬污染土壤的pH调节为7)，养护6天，检测处理后土壤中六价铬的浸出浓度为4.84mg/L，该药剂对土壤中六价铬的稳定化率为96.37%。处理后土壤的“增容比”为1.08。
[0023]实施例6
供试土壤过Icm筛，向土壤中添加土壤质量0.05%的水泥和土壤质量0.05%的膨润土，土壤质量0.05%的硫酸铝钾和土壤质量0.05%的四硼酸钠，均匀搅拌后施加土壤质量40%的硫化钠和氢氧化钠水溶液，硫化钠、氢氧化钠水溶液中硫化钠的添加量占土壤质量的1%，氢氧化钠的添加量占土壤质量的0.3%(将铬污染土壤的pH调节为7)，养护6天，检测处理后土壤中六价铬的浸出浓度为8.26mg/L，该药剂对土壤中六价铬的稳定化率为93.8%。处理后土壤的“增容比”为1.01。
[0024]实施例7
供试土壤过Icm筛，向土壤中添加土壤质量0.15%的水泥和土壤质量0.15%的膨润土，土壤质量0.15%的硫酸铝钾和土壤质量0.15%的四硼酸钠，均匀搅拌后施加土壤质量40%的硫化钠和氢氧化钠水溶液，硫化钠、氢氧化钠水溶液中硫化钠的添加量占土壤质量的1%，氢氧化钠的添加量占土壤质量的0.3%(将铬污染土壤的pH调节为7)，养护6天，检测处理后土壤中六价铬的浸出浓度为4.85mg/L，该药剂对土壤中六价铬的稳定化率为96.4 %。处理后土壤的“增容比”为1.03。
[0025]实施例8
供试土壤过Icm筛，向土壤中添加土壤质量0.15%的水泥和土壤质量0.15%的膨润土，土壤质量0.15%的硫酸铝钾和土壤质量0.15%的四硼酸钠，均匀搅拌后施加土壤质量40%的硫化钠和氢氧化钠水溶液，硫化钠、氢氧化钠水溶液中硫化钠的添加量占土壤质量的0.1%，氢氧化钠的添加量占土壤质量的0.3%(将铬污染土壤的pH调节为7)，养护6天，检测处理后土壤中六价铬的浸出浓度为8.95 mg/L，该药剂对土壤中六价铬的稳定化率为93.3%。处理后土壤的“增容比”为1.03。
[0026]实施例9
供试土壤过I cm筛，向土壤中添加土壤质量0.5%的水泥和土壤质量0.5%的膨润土，土壤质量0.5%的硫酸招钾和土壤质量0.4%的四硼酸钠，均勾搅拌后施加土壤质量40%的硫化钠和氢氧化钠水溶液，硫化钠、氢氧化钠水溶液中硫化钠的添加量占土壤质量的1%，氢氧化钠的添加量占土壤质量的0.3%(将铬污染土壤的pH调节为7)，养护6天，检测处理后土壤中六价铬的浸出浓度为6.02mg/L，该药剂对土壤中六价铬的稳定化率为95.5 %。处理后土壤的“增容比”为1.05。
[0027]实施例10
供试土壤过I cm筛，向土壤中添加土壤质量0.5%的水泥和土壤质量0.5%的膨润土，土壤质量1%的硫酸铝钾，均匀搅拌后施加土壤质量40%的硫化钠和氢氧化钠水溶液，硫化钠、氢氧化钠水溶液中硫化钠的添加量占土壤质量的I %，氢氧化钠的添加量占土壤质量的0.3%(将络污染土壤的pH调节为7)，养护6天，检测处理后土壤中六价络的浸出浓度为8.43mg/L，该药剂对土壤中六价铬的稳定化率为93.7%。处理后土壤的“增容比”为1.08。
[0028]实施例11
供试土壤过I cm筛，向土壤中添加土壤质量0.5%的水泥和土壤质量0.5%的膨润土，土壤质量1%的四硼酸钠，均匀搅拌后施加土壤质量40%的硫化钠和氢氧化钠水溶液，硫化钠、氢氧化钠水溶液中硫化钠的添加量占土壤质量的I %，氢氧化钠的添加量占土壤质量的0.3%(将络污染土壤的pH调节为7)，养护6天，检测处理后土壤中六价络的浸出浓度为8.67mg/L，该药剂对土壤中六价铬的稳定化率为93.5%。处理后土壤的“增容比”为1.08。
[0029]实施例12
供试土壤过I cm筛，向土壤中添加土壤质量0.5%的水泥和土壤质量0.5%的高岭土，土壤质量0.5%的氯化铝和土壤质量0.5%的硫酸铝，均匀搅拌后施加土壤质量40%的亚硫酸钠和氢氧化钠水溶液，亚硫酸钠、氢氧化钠水溶液中亚硫酸钠的添加量占土壤质量的1%，氢氧化钠的添加量占土壤质量的0.3%(将铬污染土壤的pH调节为7)，养护7天，检测处理后土壤中六价铬的浸出浓度为7.42mg/L，该药剂对土壤中六价铬的稳定化率为94.43%。处理后土壤的“增容比”为1.05。
[0030]实施例13
供试土壤过I cm筛，向土壤中添加土壤质量0.5%的水泥和土壤质量0.5%的膨润土，土壤质量0.5%的硫酸招钾和土壤质量0.5%的四硼酸钠，均勾搅拌后施加土壤质量40%的硫化钠、亚硫酸钠和氢氧化钠水溶液，硫化钠、亚硫酸钠和氢氧化钠水溶液中硫化钠的添加量占土壤质量的0.5%、亚硫酸钠的添加量占土壤质量的0.5 %，氢氧化钠的添加量占土壤质量的0.3%(将铬污染土壤的pH调节为7)，养护7天，检测处理后土壤中六价铬的浸出浓度为3.56mg/L，该药剂对土壤中六价铬的稳定化率为97.33%。处理后土壤的“增容比”为1.02。
[0031]实施例14
供试土壤过I cm筛，向土壤中添加土壤质量0.5%的水泥和土壤质量0.5%的膨润土，土壤质量0.5%的硫酸招钾和土壤质量0.5%的四硼酸钠，均勾搅拌后施加土壤质量40%的硫化钠、亚硫酸钠和氢氧化钠水溶液，硫化钠、亚硫酸钠和氢氧化钠水溶液中硫化钠的添加量占土壤质量的0.6 %、亚硫酸钠的添加量占土壤质量的0.3 %，氢氧化钠的添加量占土壤质量的0.3%(将铬污染土壤的pH调节为7)，养护7天，检测处理后土壤中六价铬的浸出浓度为3.87mg/L，该药剂对土壤中六价铬的稳定化率为97.0 %。处理后土壤的“增容比”为1.02。
[0032]实施例15
供试土壤过I cm筛，向土壤中添加土壤质量0.5%的高岭土和土壤质量0.5%的凹凸棒，土壤质量0.5%的聚合氯化铝和土壤质量0.5%的硫酸铝，均匀搅拌后施加土壤质量40%的Na2S2、焦亚硫酸钠和氢氧化钠水溶液，Na2S2、焦亚硫酸钠和氢氧化钠水溶液中硫化钠的添加量占土壤质量的0.5%、亚硫酸钠的添加量占土壤质量的0.5 %，氢氧化钠的添加量占土壤质量的
0.3%(将铬污染土壤的pH调节为7)，养护7天，检测处理后土壤中六价铬的浸出浓度为7.83mg/L，该药剂对土壤中六价铬的稳定化率为94.13%。处理后土壤的“增容比”为1.04。
[0033]以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
【主权项】
1.一种用于处理铬污染土壤的稳定化药剂，其特征在于，包括:晶容扩增剂、沉淀剂、絮凝剂和pH调节剂； 其中，所述晶容扩增剂是水泥或粘土材料的其中之一或其组合;所述沉淀剂为硫化物、多硫化物、亚硫酸盐或焦亚硫酸盐的其中之一或其组合。2.根据权利要求1所述的稳定化药剂，其特征在于，所述晶容扩增剂、絮凝剂和沉淀剂的质量比为0.1?3:0.1?3:0.1?I。3.根据权利要求1所述的稳定化药剂，其特征在于，所述絮凝剂为水溶性铝盐或四硼酸钠的其中之一或其组合;所述粘土材料为膨润土、高岭土、凹凸棒或海泡石中的一种或其组入口 ο4.根据权利要求1所述的稳定化药剂，其特征在于，所述絮凝剂为硫酸铝钾、氯化铝、聚合氯化铝或四硼酸钠的其中之一或其组合;所述沉淀剂为硫化钠、多硫化钠、硫化钙、多硫化钙、亚硫酸钠或焦亚硫酸钠的其中之一或其组合。5.根据权利要求4所述的稳定化药剂，其特征在于，所述絮凝剂为硫酸铝钾和四硼酸钠重量比1: 0.8?I的混合物;所述沉淀剂为硫化钠与亚硫酸钠重量比1: 0.5?I的混合物。6.根据权利要求1所述的稳定化药剂，其特征在于，所述pH调节剂呈碱性。7.根据权利要求1所述的稳定化药剂，其特征在于，所述晶容扩增剂是水泥和膨润土重量比1:1的混合物。8.权利要求1?7任一项所述的稳定化药剂用于处理铬污染土壤的方法，其特征在于，包括如下步骤: 向铬污染土壤中加入晶容扩增剂和絮凝剂，搅拌； 将沉淀剂和PH调节剂配制成水溶液，加入步骤(I)的所得的混合物中，pH调节剂将pH值调节至6?9，搅拌，养护。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤(2)的水溶液中沉淀剂的质量百分比浓度为I %?10%，pH调节剂的质量百分比浓度为0.1?10%。10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，养护时间为I?10天。
【专利摘要】本发明公开了一种用于处理铬污染土壤的稳定化药剂及其应用。所述稳定化药剂包括晶容扩增剂、沉淀剂、絮凝剂和pH调节剂，其中，所述晶容扩增剂是水泥或粘土材料的其中之一或其组合；所述沉淀剂为硫化物、多硫化物、亚硫酸盐或焦亚硫酸盐的其中之一或其组合。本发明所述药剂可以显著降低土壤中铬的浸出浓度，并且不会对土壤的性质产生破坏。
【IPC分类】B09C1/08
【公开号】CN105710124
【申请号】CN201610208560
【发明人】李淑彩, 吕正勇, 魏丽, 冯国杰, 苗竹, 朱湖地, 范吉强, 甄胜利, 刘中良
【申请人】北京高能时代环境技术股份有限公司