中性土壤镉钝化剂及其应用方法技术

本发明专利技术提供了一种中性土壤中镉钝化剂及其应用方法，该中性土壤镉钝化剂，由中性土壤重量0.3～2.0％的氧化钙，中性土壤重量0.3～2.5％的一水合二硫酸钙，中性土壤重量0.3～1.34％的木炭组成。本发明专利技术提供的中性土壤镉钝化剂通过利用氧化钙和熟石膏(一水合二硫酸钙)与中性土壤中的有效镉反应生成氢氧化镉等活性较小的镉沉淀物，同时钝化剂中的木炭等可选择性吸附土壤中活性较大的镉离子，降低其可迁移性，从而达到降低中性土壤中有效态镉的量，达到对污染土壤的修复，并能保证处理前后土壤的pH值保持不变。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种中性土壤中镉钝化剂及其应用方法，该中性土壤镉钝化剂，由中性土壤重量0.3～2.0％的氧化钙，中性土壤重量0.3～2.5％的一水合二硫酸钙，中性土壤重量0.3～1.34％的木炭组成。本专利技术提供的中性土壤镉钝化剂通过利用氧化钙和熟石膏(一水合二硫酸钙)与中性土壤中的有效镉反应生成氢氧化镉等活性较小的镉沉淀物，同时钝化剂中的木炭等可选择性吸附土壤中活性较大的镉离子，降低其可迁移性，从而达到降低中性土壤中有效态镉的量，达到对污染土壤的修复，并能保证处理前后土壤的pH值保持不变。【专利说明】
本专利技术涉及重金属镉污染降解领域，特别地，涉及一种中性土壤中镉钝化剂，本专利技术的另一方面还提供了该钝化剂的应用方法。
技术介绍
随着工业的发展，镉在工业生产中运用广泛，一些企业随意排放生产废水，含镉废水在渗透到地下水层前，需要经过大量土壤层，土壤层将废水中的镉吸附，净化了废水，但土壤也受到污染。近年来，毒大米事件频发，大米中的镉主要来自于种植水稻的土壤中的有效态镉。当水稻种植的土壤镉含量超标，水稻吸收的镉过量并最终囤积于水稻种子一大米中。目前对镉污染土壤的治理主要分为两个方面。一是将镉从土壤中提取出来，包括化学淋洗、生物萃取、电动修复等；但是这种方法要么破坏了土壤的结构，要么修复周期过长，要么只能修复小面积的重污染土壤。二是通过物理化学的作用，将镉通过吸附或者氧化还原等反应改变镉在土壤中的存在形式，从而降低镉的生物有效性，包括化学钝化、植物稳定、固化/稳定化等。植物修复方式周期较长，固化/稳定化改变了土壤的功能，而化学钝化方法作为一种原位高效快速的修复方式近年来得到诸多科研学者的青睐。钝化剂的选择是整个化学钝化修复技术的核心。土壤对镉的吸附随pH而变化，因而针对土壤的性质，对于酸性土壤以及碱性土壤，一般选择碱性或酸性的修复药剂，通过调节土壤pH值而改变镉的生物有效性。然而这种方法对于中性土壤并不适用。当选用不适合的钝化剂处理中性土壤时，已钝化的镉极有可能会返溶。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种中性土壤中镉钝化剂及其应用方法，以解决现有技术中对中性土壤中重金属镉的污 染无法有效的钝化剂的技术问题。为实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种中性土壤镉钝化剂，由氧化钙、一水合二硫酸钙和木炭组成，氧化钙的加入量为中性土壤重量的0.3~2.0%，一水合二硫酸钙的加入量为中性土壤重量的0.3~2.5%，木炭的加入量为中性土壤重量的0.3~1.34%。进一步地，氧化钙的加入量为中性土壤重量的1.5~2.0%，一水合二硫酸钙的加入量为中性土壤重量的0.48~1.16%，木炭的加入量为中性土壤重量的0.88~1.3%。根据本专利技术的另一方面还提供了一种中性土壤镉钝化剂的应用方法，包括以下步骤:I)破碎中性土壤；2)混合镉钝化剂与中性土壤得到混合物，浸湿、搅匀、放置混合物后得到净化土壤；镉钝化剂为由中性土壤重量0.3~2.0 %的氧化钙，中性土壤重量0.3~2.5%的一水合二硫酸钙，中性土壤重量0.3~1.34%的木炭组成。进一步地，由中性土壤重量1.5%~2.0%的氧化钙，中性土壤重量0.48%~1.16%的一水合二硫酸钙，中性土壤重量0.88%~1.3%的木炭组成。进一步地，中性土壤的粒度为I~3mm。进一步地，中性土壤中镉的总含量为I~3mg / kg。进一步地，浸湿步骤为向混合物中加入混合物重量的35~50%体积的水。进一步地，放置时间为5~10天。进一步地，中性土壤加入镉钝化剂前后pH值均为6.5~7.0。本专利技术具有以下有益效果:本专利技术提供的中性土壤镉钝化剂通过利用氧化钙和熟石膏(一水合二硫酸钙)与中性土壤中的有效镉反应生成氢氧化镉等活性较小的镉沉淀物，同时钝化剂中的木炭等具有吸附效果能将土壤中的镉吸附固化，从而达到降低中性土壤中有效态镉的量，达到对污染土壤的修复，并能保证处理前后土壤的pH值保持不变。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。【专利附图】【附图说明】构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中:图1是本专利技术优选实施例1的中性土壤中有效镉含量处理结果图；以及图2是本专利技术优选实施例2的中性土壤中有效镉含量处理结果图。【具体实施方式】以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。本专利技术所提供的镉钝化剂由氧化钙、熟石膏和木炭混合而成，氧化钙和熟石膏与中性土壤中的有效态镉混合后发生反应生成氢氧化镉等镉的沉淀物，木炭中的孔洞进一步吸附土壤中的镉从而降低氧化钙、氢氧化镉等对土壤pH值的影响，又能降低土壤中有效态镉的含量。本专利技术中木炭是指木材或木质材料经过不完全燃烧或者在隔绝空气的条件下热解，所残留的深褐色或黑色多孔固体燃料，本文中仅为黑炭，不包括活性炭等价格昂贵的木炭，采用黑炭即可达到降低土壤中有效态镉含量的效果，而且黑炭价格低能降低生产成本。本专利技术提供的镉钝化剂由氧化钙、一水合二硫酸钙和木炭组成，氧化钙的加入量为中性土壤重量的0.3~2.0%，一水合二硫酸钙的加入量为中性土壤重量的0.3~2.5%，木炭的加入量为中性土壤重量的0.3~1.34%。按此比例混合氧化钙、熟石膏和木炭作为镉钝化剂用于处理镉的总含量为I~3mg / kg的土壤，该土壤为中度污染的土壤，其中有效态镉的含量为1.39mg / kg，经过处理后土壤中有效态镉含量降至(X27mg / kg,而土壤pH值一直维持在6.5~7.0。氧化钙与2CaS04.H2O按此比例混合后首先与土壤中活性较高的镉元素进行反应，生成氢氧化镉等活性较差的镉的沉淀物，该类镉沉淀物由于活性差在土壤中迁移能力弱，而不易被植物吸收。木炭则通过物理吸附作用，吸附土壤中活性较差的镉和前述镉沉淀，从而彻底使镉与土壤脱离。氧化钙与2CaS04.Η20与土壤有效态镉反应生成的沉淀呈碱性，如果任其停留于土壤中则土壤PH值会升高，不利于植被生长。为了降低这种影响，所加入的木炭能将所生产的沉淀吸附，避免了土壤PH值升高。木炭的加入量直接关系到土壤中有效态镉含量的降低程度和土壤PH值，木炭的加入量的得到是需要付出艰苦的劳动的。氧化钙、2CaS04.H2O和木炭的加入量能使得上述作用产生协同作用，即可以促进镉沉淀生成过程中产物脱离反应体系，使得反应能彻底进行。同时木炭本身呈弱酸性还能中和部分未能吸附的镉沉淀对土壤PH值的不良影响，帮助维持土壤中性。按此比例将木炭与氧化钙和熟石膏配伍使用，还能防止处理后和放置过程中，土壤所处环境发生改变造成已形成沉淀的镉再次脱出形成活性较高的镉。如下酸度较高的雨或遇到强碱性环境。同样如果只是通过木炭的吸附作用钝化镉，则当不利环境出现时，土壤中的镉会再次被活化。当本专利技术中同时使用木炭与氧化钙和熟石膏则能避免由于环境的改变对已钝化镉的再次活化的可能，使得钝化效果长久。进一步的优选镉钝化剂中氧化钙的加入量为中性土壤重量的1.5~2.0%，一水合二硫酸钙的加入量为中性土壤重量的0.48~1.16%，木炭的加入量为中性土壤重量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中性土壤镉钝化剂，其特征在于，由氧化钙、一水合二硫酸钙和木炭组成，所述氧化钙的加入量为所述中性土壤重量的0.3～2.0％，所述一水合二硫酸钙的加入量为所述中性土壤重量的0.3～2.5％，所述木炭的加入量为所述中性土壤重量的0.3～1.34％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄顺红，李倩，陈伟，袁翠玉，徐溢，万斯，王兵，彭新平，孙建德，欧阳坤，万文玉，朱安玲，尹柳娟，曹柏林，
申请(专利权)人：湖南有色金属研究院，
类型：发明
国别省市：