一种掺入改性修复剂处理铜离子污染土的方法技术

本发明专利技术涉及一种掺入改性修复剂处理铜离子污染土的方法，其特征在于，包括确定修复铜离子污染土的各组分之比：即各组分相对于干土重量之比为：天然斜发沸石掺量为1.5％～3％干土重，粉煤灰掺量5％～10％，水泥掺量为3％～5％干土重。本发明专利技术的优点是，采用本发明专利技术修复方法24小时后污染土的铜离子去除率可达94.3％以上，修复效果好，修复后对环境友好，具有重要的生态经济效益。广泛适用于固体废弃物资源化利用，特别是对重金属铜离子污染土的治理。

【技术实现步骤摘要】
一、
本专利技术属于固体废物资源化利用和土壤重金属污染治理
，特别涉及一种掺入改性修复剂处理铜离子污染土的方法。二、
技术介绍
我国目前铜的产量与消费量都在不断增加，经济增速的同时也带来了环境污染，尤其是造成的土壤重金属污染问题日趋严重，不仅危害农业生态，而且对人类生存环境和食品安全也构成潜在威胁。目前对重金属污染土壤的修复方法主要包括：电动修复、化学修复、土壤淋洗、气提、热处理、稳定化/固化修复、生物修复等。其中稳定化/固化修复是将重金属污染土与能聚结成固体的粘结剂混合，从而将污染物即重金属离子捕获或固定在固体结构中，将溶解性的重金属转变为难溶的安全材料，从而降低重金属元素在土壤中的迁移和浸出能力以及降低重金属向深层和地下水迁移造成的污染。该方法因其见效快、工程操作简单等优点备受重视。目前常见的重金属污染土的稳定化/固化修复方法有：水泥固化、石灰固化、包胶固化、塑料材料包容固化、玻璃固化及药剂稳定化、有机聚合材料固化等。把改性沸石粉作为添加剂进行重金属污染土的固化研究比较少，利用改性沸石粉作为吸附剂、水泥作为胶凝材料实现重金属污染土的固化，固化后的土体可以用于工程建设中，实现了废弃物的再利用，对土壤污染控制与修复的研究而言有较大意义。将改性沸石粉作为添加剂首先对污染土中重金属进行吸附、然后利用水泥作为胶凝材料对土体进行固化，从土壤污染控制与修复角度来看，是一个创新且具有挑战性的课题。目前重金属污染土修复存在的问题主要有：一是无论是水泥固化还是石灰固化其用量较大，造价较高费用昂贵；二是单独用水泥或者石灰固化其稳定性较差，固化物容易水解，容易造成二次污染。三、
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服现有技术所存在的不足而提供一种掺入改性修复剂处理铜离子污染土的方法，修复后土体的强度、耐热性、耐久性较好，广泛适用于固体废弃物资源化利用，特别是对重金属铜离子污染土的治理。根据本专利技术提出的一种掺入改性修复剂处理铜离子污染土的方法，其特征在于，包括如下具体步骤：步骤1，确定修复铜离子污染土的各组分之比：修复铜离子污染土各组分质量之比为，干土(g):铜溶液(Cu2+含量mg):天然斜发沸石(g):粉煤灰(g):水泥(g):水(g)＝1000:1:15:5:30:150或者1000:2:20:7:40:170或者1000:5:30:10:50:190；步骤2，改性沸石粉制备：首先将天然斜发沸石与粉煤灰分别用粉碎机粗碎至3～5mm，再用棒磨机细磨至200目，过200目筛；然后将天然沸石粉和粉煤灰按质量比3:1配料，并充分混合均匀，然后加入混合物总量20％的水搅拌，挤压成直径3～5mm的颗粒，然后将颗粒在100℃下用烘干；然后在马弗炉中800℃灼烧1个小时，取出后自然冷却至室温，即得到改性沸石颗粒，最后将改性沸石粉颗粒磨成粉状，过200目筛，即得到改性沸石粉的成品；步骤3，根据组分质量之比配比制备硝酸铜溶液，然后硝酸铜溶液与干土混合均匀即得到铜离子污染土；将铜离子污染土平铺在水平地面上，取改性沸石粉总重量的1/3均匀摊撒在污染土面上，上下翻拌均匀；步骤4，取水泥总重量的1/2均匀摊撒在步骤3所述的铜离子污染土面上，上下翻拌；步骤5，再取改性沸石粉总重量的1/3均匀摊撒在步骤4所述的铜离子污染土面上，上下翻拌；步骤6，再取剩下水泥总重量的1/2均匀摊撒在步骤5所述的铜离子污染土面上，上下翻拌；步骤7，将剩余的改性沸石粉总重量的1/3均匀摊撒在步骤6所述的铜离子污染土面上，翻拌均匀；步骤8，最后在铜离子污染土面上覆盖一层塑料保护膜，静置24小时，完成固化修复。本专利技术所述天然斜发沸石的规格如表1。表1：试验用天然沸石的主要技术性质指标本专利技术所述水泥的规格如附表2。表2：试验用水泥的主要技术性质指标本专利技术所述粉煤灰的规格如表3。表3：试验用粉煤灰的主要化学成分及矿物组成本专利技术提出的一种掺入改性修复剂处理铜离子污染土的方法的进一步的优选方案是：本专利技术与现有技术相比其显著优点在于：一是本专利技术采用改性沸石粉为稳定化修复剂，改性沸石粉含有大量的三维晶体结构、具备很强的离子交换能力，可通过离子交换吸附和专性吸附降低土壤中的重金属含量，如吸附去除污染土中的铜离子等。二是本专利技术以改性沸石粉为稳定化修复剂，科学确定改性沸石粉与铜离子污染土的混合比例，再以少量水泥掺入污染土中，利用水泥固化对土壤重金属铜离子污染的修复处置，起到综合本专利技术修复剂对改善土的工程性质的协同作用，满足了用于地基处理等进行废物回收利用的需求。三是本专利技术修复后铜离子污染物浸出率低，固化后土体的强度、耐热性、耐久性均好，产品可作路基或建筑基础填料，实现废弃物再利用，意义重大。四是本专利技术的固化工艺操作简便可靠，相关材料制剂制备费用低廉，使用的设备常规化易得。本专利技术广泛适用于固体废弃物资源化利用，特别是对重金属铜离子污染土的治理。四、附图说明图1本专利技术提出的一种掺入改性修复剂处理铜离子污染土的方法流程图。图2污染土在不同改性沸石粉掺量下Cu2+浓度的变化曲线示意图。图3不同Cu2+浓度下污染试样在掺入不同含量水泥下的无侧限抗压强度关系曲线示意图。五、具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。图1本专利技术提出的一种掺入改性修复剂处理铜离子污染土的方法流程图。下面结合图1进一步公开本专利技术的具体实施例。图2污染土在不同改性沸石粉掺量下Cu2+浓度的变化曲线示意图。从图1可以看出：污染土铜离子浓度随着改性沸石粉的增加逐渐降低，当改性沸石粉的含量为4％时污染土铜离子浓度基本为零。图1中的污染试样除Cu2+外，其余均按照本专利技术的处理方法处理操作。图3不同Cu2+浓度下污染试样在掺入不同掺量水泥下的无侧限抗压强度的关系曲线示意图。其中：C代表水泥掺量，设置为0％、3％、4％、5％；Z代表掺入改性沸石粉。从图2可以看出：修复铜离子污染土随着水泥用量增加其强度也逐渐增大，水泥强度用量在3％～5％范围时，从图2中可以看出修复土相对没有添加水泥的强度得到很大提高。实施例1：(1)根据各组分配比,干土(g):铜溶液(Cu2+含量mg):天然斜发沸石(g):粉煤灰(g):水泥(g):水(g)＝1000:1:15:5:30:150。称取1000g未受重金属铜离子污染的土壤样品粉碎，将试验土样风干，碾散后过2mm筛，然后根据配比准确称量纯三水合硝酸铜(Cu(NO3)2·3H2O)晶体及用水量。把称量好的晶体及水混合搅拌，然后把硝酸铜溶液加入土样中，充分混合均匀，焖料24-48小时，得到铜离子浓度为干土质量分数0.1％的污染土样，即铜离子浓度为1g/Kg，污染土样的含水率为试验土样的最优含水率。(2)配制粒径为200目的改性沸石粉200g：具体配制方法为，将天然斜发沸石与粉煤灰分别取15g和5g，用粉碎机粗碎至3～5mm，再用棒磨机细磨至200目，过200目筛；然后将天然沸石粉和粉煤灰按质量比3:1充分混和均匀，加入(相对于粉煤灰用量的20％)水搅拌，挤压成直径3～5mm的颗粒状；最后，将颗粒状混合物在100℃下用烘机烘干，然后在800℃马弗炉中灼烧1个小时，取出后自然冷却至室温，即得改性沸石颗粒。将制得的改性沸石粉颗粒磨成粉状，过200目筛。(3)按要求本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种掺入改性修复剂处理铜离子污染土的方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1，确定修复铜离子污染土的各组分之比：修复铜离子污染土各组分质量之比为，干土(g):铜溶液(Cu2+含量mg):天然斜发沸石(g):粉煤灰(g):水泥(g):水(g)＝1000:1:15:5:30:150或者1000:2:20:7:40:170或者1000:5:30:10:50:190；步骤2，改性沸石粉制备：首先将天然斜发沸石与粉煤灰分别用粉碎机粗碎至3～5mm，再用棒磨机细磨至200目，过200目筛；然后将天然沸石粉和粉煤灰按质量比3:1配料，并充分混合均匀，然后加入混合物总量20％的水搅拌，挤压成直径3～5mm的颗粒，然后将颗粒在100℃下用烘干；然后在马弗炉中800℃灼烧1个小时，取出后自然冷却至室温，即得到改性沸石颗粒，最后将改性沸石粉颗粒磨成粉状，过200目筛，即得到改性沸石粉的成品；步骤3，根据组分质量之比配比制备硝酸铜溶液，然后硝酸铜溶液与干土混合均匀即得到铜离子污染土；将铜离子污染土平铺在水平地面上，取改性沸石粉总重量的1/3均匀摊撒在污染土面上，上下翻拌均匀；步骤4，取水泥总重量的1/2均匀摊撒在步骤3所述的铜离子污染土面上，上下翻拌；步骤5，再取改性沸石粉总重量的1/3均匀摊撒在步骤4所述的铜离子污染土面上，上下翻拌；步骤6，再取剩下水泥总重量的1/2均匀摊撒在步骤5所述的铜离子污染土面上，上下翻拌；步骤7，将剩余的改性沸石粉总重量的1/3均匀摊撒在步骤6所述的铜离子污染土面上，翻拌均匀；步骤8，最后在铜离子污染土面上覆盖一层塑料保护膜，静置24小时，完成固化修复。...

【技术特征摘要】
1.一种掺入改性修复剂处理铜离子污染土的方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1，确定修复铜离子污染土的各组分之比：修复铜离子污染土各组分质量之比为，干土(g):铜溶液(Cu2+含量mg):天然斜发沸石(g):粉煤灰(g):水泥(g):水(g)＝1000:1:15:5:30:150或者1000:2:20:7:40:170或者1000:5:30:10:50:190；步骤2，改性沸石粉制备：首先将天然斜发沸石与粉煤灰分别用粉碎机粗碎至3～5mm，再用棒磨机细磨至200目，过200目筛；然后将天然沸石粉和粉煤灰按质量比3:1配料，并充分混合均匀，然后加入混合物总量20％的水搅拌，挤压成直径3～5mm的颗粒，然后将颗粒在100℃下用烘干；然后在马弗炉中800℃灼烧1个小时，取出后自然冷却至室温，即得到改性沸石颗粒，最后将改性沸石粉颗粒磨成粉状，过200目筛，即得到改性沸石粉的成品；步骤3，根据组分质量之比配比制备硝酸铜溶液，然后硝酸铜溶液与干土混合均匀即得到铜离子污染土；将铜离子污染土平铺在水平地面上，取改...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙树林，张德恒，王成，朱明杰，李方，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32