一种修复重金属污染土壤的复配药剂及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种修复重金属污染土壤的复配药剂及其应用。按质量份，复配药剂包括以下组分：可溶性的铁盐和/或亚铁盐30~75份，钙基化合物10~60份，木质素磺酸钠5~20份和有机硫螯合剂2~10份。本发明专利技术通可溶性的铁盐和/或亚铁盐、钙基化合物、木质素磺酸钠和福美钠等有机硫螯合剂可以有效修复砷镉等重金属复合污染土壤。

Compound reagent for repairing heavy metal contaminated soil and its application

The invention discloses a compound medicine for repairing heavy metal contaminated soil and its application. According to the mass fraction, the compound contains the following components: soluble iron salt and/or ferrous salt 30-75 phr, calcium-based compounds 10-60 phr, sodium lignosulfonate 5-20 phr and organic sulfur chelating agent 2-10 phr. The soluble iron salt and/or ferrous salt, calcium-based compound, sodium lignosulfonate and sodium fomesylate and other organic sulfur chelating agents of the invention can effectively repair the soil polluted by heavy metals such as arsenic and cadmium.

【技术实现步骤摘要】
一种修复重金属污染土壤的复配药剂及其应用
本专利技术涉及一种修复重金属污染土壤的复配药剂及其应用，特别涉及砷和镉复合重金属污染土壤修复领域。
技术介绍
土壤环境中，砷(As)和镉(Cd)等重金属由于毒性高、迁移能力强，给人类的生产生活带来巨大的潜在危害。而在冶金、砒霜冶炼、电镀、制革、油漆、颜料化工等各行业都存在不同程度的砷镉等重金属排放，使得土壤砷镉等重金属污染成为我国工业用地的主要污染类型之一。为了防止砷镉等重金属对生态环境和人类的健康造成危害，我国在砷镉等重金属污染土壤修复技术上进行了多个方向的探索，如稳定化法、电动修复法、土壤淋洗法、微生物修复法等，其中以稳定化法在工程应用上较为广泛。稳定化是通过在砷镉等重金属污染土壤上施加化学药剂与土壤中有效态砷镉等重金属发生氧化还原、吸附、沉淀、螯合等反应生产稳定产物，阻止土壤中重金属通过雨水淋沥迁移，而且降低土壤重金属对人体的毒性。CN201710868116.0公开的一种复合材料是以氧化剂、铁系矿粉、铁盐和/或铝盐、pH调节剂、凝胶剂为原料混合制备而成；CN201210267647.1公开的一种复合材料是以氧化剂、可溶性的铁盐和/或亚铁盐、矿物材料为原料混合制备而成；CN201710686640.6专利技术的药剂由微生物菌液和稳定剂组成，所述稳定剂包含软锰矿、铁盐、钙盐和天然矿物，所述微生物菌液为青霉属真菌，可用于砷污染土壤修复。以上药剂对污染土壤治理后土壤砷的固定效果好，特别对砷重度污染的土壤具有较好的修复效果，但是对土壤中镉没有显著稳定效率。CN201410066642.1专利技术镉固定剂由石灰、木炭和植物有机肥组成，能将污染土壤中有效态镉含量从6.6mg/kg降低至3.1mg/kg。经过处理的污染土壤中重金属有效态含量降低至植物可承受的范围；CN201710935235.3专利技术的稳定化修复剂为有效成分以及隔氧保护剂；其中，有效成分以质量体积比计，为氧化钙1份、升华硫2份和水15-20份(m:m:v)混合熬制获得；隔氧保护剂为石蜡或氮气。以上药剂适用于镉污染土壤的原位稳定化控制与修复，其中石灰组份如果添加过量造成土壤pH显著增加，会增加砷的浸出浓度。CN201710243623.5、CN201610309836.9和CN201410538633.8主要思路都是以生物炭为基材与铁化合物反应，通过pH调节、沉淀或热解获得炭基复合材料；CN201510390750.9将零价铁与二氧化锰混合制成水悬浮液，然后与腐殖质悬浮液按照比例混合，通过后续工艺获得粉末复合材料；CN201710544306.7公开的一种复合材料是以羟基磷灰石、沸石、改性炭化秸秆为原料混合制备而成。以上材料主要用于降低耕地土壤中的有效态砷镉，阻止其被作物吸收，保障农产品安全生产，其稳定化效率通常只有40％至80％，而对于工业场地的重度砷镉等重金属复合污染土壤的稳定效率通常要达到90％以上，才能满足修复目标要求。综上所述，大多数专利内容开发的药剂主要适用于工业场地的单一砷或镉污染土壤修复，而针对工业场地砷镉等重金属复合污染土壤修复药剂的研究较少。本研究综合利用氧化还原、沉淀、pH调节、吸附、分散等作用开发出一种适用于砷镉等重金属复合污染土壤的修复药剂。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是，现有技术中的修复药剂对土壤中的重金属稳定率不高，难以使重金属污染的土壤、特别是砷、镉复合重金属污染(即同时含有砷、镉)土壤经过治理后达标。本专利技术的技术方案是，提供一种修复重金属污染土壤的复配药剂，按质量份，包括以下组分：可溶性的铁盐和/或亚铁盐30～75份，钙基化合物10～60份，木质素磺酸钠5～20份和有机硫螯合剂2～10份。优选地，所述可溶性的铁盐和/或亚铁盐为硫酸铁、氯化铁、硫酸亚铁、氯化亚铁的一种或几种。优选地，所述钙基化合物为氢氧化钙、碳酸氢钙、碳酸钙中的一种或几种。优选地，所述有机硫螯合剂为二甲基二硫代氨基甲酸钠和/或三巯基均三嗪三钠盐，有机硫螯合剂为脱去结晶水后的有机硫螯合剂。比如将二甲基二硫代氨基甲酸钠在130℃下烘干脱去结晶水，然后碾磨成粉。优选地，按质量份，包括以下组分：可溶性的铁盐和/或亚铁盐35～65份，钙基化合物20～50份，木质素磺酸钠5～15份和有机硫螯合剂2～10份。优选地，按质量百分数，由以下组分组成：可溶性的铁盐和/或亚铁盐35～65％，钙基化合物20～50％，木质素磺酸钠5～15％和有机硫螯合剂2～10％。本专利技术还提供上述复配药剂在修复重金属污染土壤中的应用。优选地，所述重金属污染土壤为砷、镉复合重金属污染。土壤中砷在弱酸性条件下更易于生成稳定化合物，且不容易释放，常用的氯化铁、硫酸铁等均为强酸性药剂，单独添加这类药剂很容易造成土壤中镉的浸出浓度升高；而土壤中的镉、铜等重金属则在碱性条件下更易于生成稳定化合物，常用的氢氧化钙、氧化钙等为强碱性药剂，单独添加这类药剂很容易造成土壤中砷的浸出浓度显著增加；通过将酸性药剂如氯化铁等与碱性药剂如氢氧化钙等按照一定比例复配可以有效避免土壤pH显著降低或升高，有利于砷的稳定，但对镉的稳定效果不显著。此外，酸性药剂与碱性药剂复配很容易因为药剂本身带有的结晶水形成反应介质，进而形成剧烈的酸碱中和反应，发出大量的热，使药剂分解失效。本研究基于以上问题，开发出一种适用于砷镉等重金属复合污染土壤的修复药剂。一是对含结晶水的药剂进行脱水处理；二是对于含有结晶水的酸性药剂，选择弱碱性药剂如碳酸钙作为pH调节剂；三是添加木质素磺酸钠增加药剂的分散作用，提高药剂效果；四是添加脱水后的有机硫螯合剂，提高对土壤镉的稳定效率。可溶性的铁盐和/或亚铁盐可为硫酸铁、氯化铁、硫酸亚铁、氯化亚铁的一种或几种，铁盐溶液可与砷酸钠溶液反应生成砷酸铁盐沉淀，反应产物宽化峰与臭葱石的衍射峰相对应，说明两者组成相同，亦即有如下反应发生(式1)。大量研究表明，臭葱石只有在高温、低pH值、长时间老化条件下才能形成，在药剂稳定的土壤中，Fe/As摩尔比在10到20之间，在药剂-土壤-水系统中有大量高比表面、新生态的羟基氧化铁形成，而羟基氧化铁具有较高的等电点(8.6)，通常表现为带正电，因而能吸附带负电荷的砷酸根离子，进而结合形成无定型砷酸铁(FeAsO4·H2O)。Fe3++AsO43-+2H2O→FeAsO4·2H2OKsp＝3.0×10-47(式1)钙基化合物可为氢氧化钙、碳酸钙等的一种或几种，钙离子可与砷酸根离子溶液反应生成砷酸钙沉淀(式2)，无色无定形粉末，微溶于水。此外，氢氧化钙、碳酸钙等可以调节土壤pH。一方面，在土壤pH＝3～8、Fe/As摩尔比＝2～16时，As-Fe沉淀物最为稳定。但另一方面，硫酸铁、氯化铁等铁化合物酸性强，能让土壤pH显著降低，进而显著增加土壤浸出液中镉的浓度。因此，钙基化合物的加入可作为碱性调节剂，一方面有利于形成更稳定的砷酸铁盐沉淀。另一方面一定程度上通过调节土壤pH，抑制有效态镉含量的增加。从表1可以看出，添加1.84％的FeSO4从使砷浸出浓度从996μg/L降低至397μg/L，稳定效率为60％，但使镉的浸出浓度从0.3μg/L显著增加至14μg/L，增加约46倍。在1.84％的FeSO4基础上添加0.79％的碳酸钙，砷的浸出浓度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种修复重金属污染土壤的复配药剂，其特征在于，按质量份，包括以下组分：可溶性的铁盐和/或亚铁盐30~75份，钙基化合物10~60份，木质素磺酸钠5~20份和有机硫螯合剂2~10份。

【技术特征摘要】
1.一种修复重金属污染土壤的复配药剂，其特征在于，按质量份，包括以下组分：可溶性的铁盐和/或亚铁盐30~75份，钙基化合物10~60份，木质素磺酸钠5~20份和有机硫螯合剂2~10份。2.如权利要求1所述的复配药剂，其特征在于，所述可溶性的铁盐和/或亚铁盐为硫酸铁、氯化铁、硫酸亚铁、氯化亚铁的一种或几种。3.如权利要求1所述的复配药剂，其特征在于，所述钙基化合物为氢氧化钙、碳酸氢钙、碳酸钙中的一种或几种。4.如权利要求1所述的复配药剂，其特征在于，所述有机硫螯合剂为二甲基二硫代氨基甲酸钠和/或三巯基均三嗪三钠盐，有机硫螯合剂为...

【专利技术属性】
技术研发人员：周斌，何宇宁，魏来，石燕，刘仁和，李静，邵煜锟，
申请(专利权)人：永清环保股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43