一种用于汞污染土壤高效复合稳定剂及汞污染土壤修复的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于汞污染土壤高效复合稳定剂及汞污染土壤修复的方法，复合稳定剂由氧化剂、复合稳定剂及pH调节剂组成；汞污染土壤修复的方法：将汞污染土壤进行破碎、过筛处理，取筛下汞污染土壤细粒；在汞污染土壤细粒中加水保湿，再加入氧化剂溶液，搅拌并加热进行氧化反应；再加入硫化盐溶液进行硫化反应；再加入亚铁盐沉淀过量S

A highly effective composite stabilizer for mercury contaminated soil and remediation of mercury contaminated soil

The invention discloses a method for repairing soil, composite stabilizer and the mercury pollution of soil mercury pollution, compound stabilizer by oxidizing agent, compound stabilizer and pH regulator; methods: mercury contaminated soil remediation of mercury contaminated soil by crushing, sieving, taking the screening of mercury contaminated soil in mercury polluted soil fine; fine water moisturizing, adding oxidant solution, stirring and heating of the oxidation reaction of sulfide; adding salt solution for curing reaction; adding ferrous salt precipitation over S

【技术实现步骤摘要】
一种用于汞污染土壤高效复合稳定剂及汞污染土壤修复的方法
本专利技术涉及一种重金属污染土壤处理药剂，特别涉及一种用于汞污染土壤的稳定化处理的高效复合稳定剂，属于重金属污染土壤治理

技术介绍
近年来，随着工农业的迅速发展，汞在生产和使用过程中被大量排放，使得土壤受汞污染情况日趋严重。土壤汞污染的主要来源有大气沉降、污水灌溉、工业污染源(燃煤、氯碱工业、电池厂、冶炼、造纸等行业)、农业污染源(农药和化肥的使用)、含汞废弃物(温度计、废电池等)处理不当等。土壤中的汞及其化合物可通过食物链进入人体，对人体产生极大的危害。因此，选择合适的修复方法进行汞污染土壤修复，对我国环境治理、保护人体健康具有重要意义。重金属污染土壤修复技术主要有客土换土法、热处理法、固化/稳定化法、淋洗法、电动修复法、生物修复法等。目前研究最多的仍是固化/稳定化法。固化/稳定化法是通过物理和化学作用来固定土壤中污染物的技术组合。稳定化和固化试剂能与土壤中的重金属污染物发生化学或物理反应，使之转化为不易溶解、迁移能力弱、毒性更小的形态。如中国专利(CN105414166A)公开了一种汞污染土壤的修复方法，具体是将汞污染土壤的离地表层土壤犁翻，风干、磨碎、过筛，得到预处理后的表层土壤；将由膨润土、羟基磷灰石、硫代硫酸铵和氢氧化钙组成的钝化剂，与处理过的表层土壤充分混匀，放置10-20天直至表层土壤中汞含量的70％被固定住，钝化剂修复完成；将表层土壤整平并种植上印度芥兰，在印度芥兰生长旺盛期将硫代硫酸钙溶于水中并将其均匀喷洒到印度芥兰根系周围土壤中，最后收割印度芥兰。中国专利(CN105598145A)公开了一种汞污染土壤的原位修复方法，该方法选用生物炭、多硫化钙和亚硒酸钠三种钝化剂，其利用生物炭混合施加到土壤中后可有效改善土壤微环境，在偏碱且还原性较强的土壤中，汞的迁移性大大降低，具有强大的比表面和多孔结构、复杂的有机官能团的生物炭又能大量吸持土壤中的汞；在土壤中浇灌多硫化钙溶液可进一步促进汞的矿化，种植农作物后其根部土壤微环境生物活性加强，选择施加亚硒酸钠溶液，利用硒与汞的拮抗效应弱化其生物有效性。通过投加三种钝化物处理后，显著降低了农作物中汞含量。中国专利(CN104998894A)公开了一种汞污染土壤固化稳定化方法，包括氯盐添加工序、pH调整工序、混合工序、添加激活剂工序、消化成型工序和破碎处理工序。该方法可以对不同污染程度的汞污染土壤进行固化稳定化，也可以协同固化稳定化污染土壤中的其他重金属。固化稳定化后的产品可以回填或用于其他用途。现有报道的这些方法虽然在一定程度上可以实现汞污染土壤中汞的稳定化作用，但是这些方法的处理周期长，且难以适应多种价态汞的稳定化，稳定化效果较差。
技术实现思路
针对现有技术中对汞污染土壤的修复方法存在的缺陷，本专利技术的目的是旨在提供一种可对汞污染土壤中多种形态汞进行同时稳定化固化，且稳定化效果好及周期短的高效复合稳定化药剂，该药剂原料来源广、成本低，有利于广泛应用。本专利技术的另一个目的是在于提供一种可对汞污染土壤中多种形态汞进行同时稳定化固化，且稳定化效果好及周期短的修复汞污染土壤的方法。为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种用于汞污染土壤高效复合稳定剂，该复合稳定剂由氧化剂、复合稳定剂及pH调节剂组成；所述复合稳定剂包含硫化盐、亚铁盐、粘土矿物和腐殖质；所述氧化剂以汞污染土壤中汞摩尔量的2倍以上计量；所述硫化盐以汞污染土壤中汞摩尔量的2倍以上计量；所述亚铁盐以汞污染土壤质量的0.5％～2％计量；所述粘土矿物和腐殖质以汞污染土壤质量的2％～10％计量；所述pH调理剂以调节汞污染土壤的pH在6～7计量。优选的方案，所述氧化剂为过硫酸盐；较优选为过硫酸钾和/或过硫酸钠；进一步优选为过硫酸钾。优选的方案，所述硫化盐包括硫化钠、硫化铵、硫化钾中至少一种；较优选为硫化钠。优选的方案，所述亚铁盐包括硫酸亚铁、氯化亚铁、硝酸亚铁中至少一种；较优选为硝酸亚铁。优选的方案，所述粘土矿物类包括膨润土、沸石、海泡石、伊利石、蒙脱石、凹凸棒中至少一种。较优选为伊利石和/或蒙脱石。优选的方案，所述pH调节剂包括氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙中至少一种。本专利技术还提供了一种用于汞污染土壤高效复合稳定剂修复汞污染土壤的方法，该方法是将汞污染土壤进行破碎、过筛处理，取筛下汞污染土壤细粒；在汞污染土壤细粒中加水保湿，再加入氧化剂溶液，搅拌并加热进行氧化反应；再加入硫化盐溶液进行硫化反应；再加入硫化盐溶液进行硫化反应；再加入亚铁盐沉淀过量S2-，再加入粘土矿物及腐殖质进行吸附，再加入pH调节剂调节土壤pH至6～7，养护3天以上。较优选的方案，筛下汞污染土壤细粒粒径≤1cm。较优选的方案，养护时间3～7天。本专利技术的氧化剂溶液中一般加入适量的酸作为催化剂，以提高氧化效率，这是本领域技术人员可以理解的范畴。如将4％左右的过硫酸钾溶液加入到5％的HCl溶液中，体积比为1:10。为保证能将汞污染土壤中的单质汞、有机汞和一价汞等低价汞全部转化为Hg2+，过硫酸盐中的有效成分相对土壤中汞元素要稍微过量。本专利技术的硫化盐是作为稳定汞的试剂，为了保证反应体系中的Hg2+能完全生成沉淀，硫化盐的加入量相对土壤中汞元素的摩尔量比至少为2:1。本专利技术的亚铁盐主要有三个作用，第一，能将反应体系中存在的过量S2-形成沉淀，以防止硫化汞返溶，第二，消耗过量的氧化剂，将多余的Fe2+氧化生成水合铁氧化物胶体，再利用其吸附及共沉淀作用进一步除汞，第三，过量的Fe2+的存在使土壤环境处于还原条件下，这样更利于硫化汞的生成。本专利技术的粘土矿物和腐殖质具有协同吸附微量汞的作用，同时可以调理土壤。本专利技术的pH调节剂的以控制土壤pH在6～7即可，在pH为6～7的条件下有利于整个体系及硫化汞的稳定存在。本专利技术的技术方案提供的复合稳定剂主要是针对金属汞污染土壤的修复而提出，汞污染土壤中包含多种价态汞，如一般情况下零价、一价、二价的汞都会同时存在，而这些价态的汞都会造成土壤的污染。本专利技术的汞污染土壤高效复合稳定剂由氧化剂、复合稳定剂及pH调节剂组成，主要通过化学氧化、沉淀作用、吸附作用等协同作用于土壤中的汞，使汞以硫化汞的稳定形态实现稳定化，大大降低汞在土壤中的迁移性及生物可利用性，汞的稳定化为一个化学固化过程，不依赖于微生物活性，从而对重金属毒性，土壤理化性质不敏感，适用性广。本专利技术的复合稳定剂中各组分之间的协同增效作用明显，大大提高了汞的稳定化效果。基于考虑Hg2+更容易与S2-形成稳定的HgS，首先采用过硫酸盐等氧化剂将土壤中有机汞和一价汞等低价汞氧化为二价汞，再利用硫化盐与Hg2+反应，生成稳定的硫化汞沉淀，但在实际处理过程中一般需要加入过量的S2-，以保证汞全部固定化，但是如果硫过量较大会导致HgS进一步生成一种可溶性的HgS2-，再次溶解。而通过添加亚铁盐能使过量S2-的形成FeS沉淀，同时Fe2+还能将过量氧化剂消耗，氧化生成水合铁氧化物，水合铁氧化物可以通过表面吸附及共沉淀作用除汞；此外，Fe2+的存在使土壤环境处于还原条件下，这样更利于硫化汞的生成，并非常稳定的长久存在于土壤环境中。但过量的Fe2+会引发新的问题，容易发生水解释放出H+离子，使土壤变酸：4Fe2++O2+6H本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于汞污染土壤高效复合稳定剂，其特征在于：由氧化剂、复合稳定剂及pH调节剂组成；所述复合稳定剂包含硫化盐、亚铁盐、粘土矿物和腐殖质；所述氧化剂以汞污染土壤中汞摩尔量的2倍以上计量；所述硫化盐以汞污染土壤中汞摩尔量的2倍以上计量；所述亚铁盐以汞污染土壤质量的0.5％～2％计量；所述粘土矿物和腐殖质以汞污染土壤质量的2％～10％计量；所述pH调节剂以调节汞污染土壤的pH在6～7计量。

【技术特征摘要】
1.一种用于汞污染土壤高效复合稳定剂，其特征在于：由氧化剂、复合稳定剂及pH调节剂组成；所述复合稳定剂包含硫化盐、亚铁盐、粘土矿物和腐殖质；所述氧化剂以汞污染土壤中汞摩尔量的2倍以上计量；所述硫化盐以汞污染土壤中汞摩尔量的2倍以上计量；所述亚铁盐以汞污染土壤质量的0.5％～2％计量；所述粘土矿物和腐殖质以汞污染土壤质量的2％～10％计量；所述pH调节剂以调节汞污染土壤的pH在6～7计量。2.根据权利要求1所述的用于汞污染土壤高效复合稳定剂，其特征在于：所述氧化剂为过硫酸盐。3.根据权利要求2所述的用于汞污染土壤高效复合稳定剂，其特征在于：所述氧化剂包括过硫酸钾和/或过硫酸钠。4.根据权利要求1所述的用于汞污染土壤高效复合稳定剂，其特征在于：所述硫化盐包括硫化钠、硫化铵、硫化钾中至少一种。5.根据权利要求1所述的用于汞污染土壤高效复合稳定剂，其特征在于：所述亚铁盐包括硫酸亚铁、氯化亚铁、硝酸亚铁中至少一种。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵乐，史学峰，韩凤，刘晓月，李昌武，
申请(专利权)人：航天凯天环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43