一种砷污染土壤和矿渣的稳定固化剂及制备方法技术

本发明专利技术属于重金属污染治理与修复技术领域，提出了一种砷污染土壤和矿渣的稳定固化剂及制备方法，该稳定固化剂由以下重量份的组分组成：粘土矿物质10～20份，聚天冬氨酸盐5～15份，活性炭10～20份，铁粉5～10份，镁基化合物5～15份，铁基化合物5～10份，氧化剂5～15份，金属硫化物5～15份。本发明专利技术解决了现有技术中固化稳定剂对砷污染土壤的修复效率不高、稳定效果不好、适用范围小、容易造成环境二次污染等的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种砷污染土壤和矿渣的稳定固化剂及制备方法
本专利技术属于重金属污染治理与修复
，涉及一种砷污染土壤和矿渣的稳定固化剂及制备方法。
技术介绍
砷是一类有毒且具有致癌、致畸性的物质，环境中过量的砷和微量的砷长期暴露会对人体和动物产生危害。近年来，土壤砷污染问题越来越受到大家的关注，受砷污染的水体和土壤的治理工作迫在眉睫。含砷污染物或被砷污染的地区的治理和修复方法主要有物理法、化学法、生物法等。比如填埋法、淋洗法、固化稳定化、微生物植物联合修复，依据砷污染物的类别、性质、状态和所处的环境不同，采用的处理方法和治理技术也不相同。填埋法工程量大，破坏土壤结构，淋洗法成本较高，易造成土壤肥力流失，微生物植物联合修复周期较长，后期处理和收集困难。固化/稳定化法属于化学修复法的一种，它是指通过向含砷污染土壤中加入稳定化药剂，使土壤中的游离态和交换态的砷直接固定达到稳定状态，降低其在土壤中迁移，从而减少其生物有效性，恢复环境微生态提供条件。因此，在各种修复技术中，固化/稳定化技术作为一种适应性广、处理效率高的技术被我国所接受。专利技术专利CN104774619B公开了一种用于砷污染土壤的固化稳定剂及其应用，该固化稳定剂包含重量份为20～50份的铁盐、30～40份的铝盐、5～10份的高锰酸盐和10～20份的碳酸钙。该固化稳定剂对高砷污染土壤的总修复效率在96.58～98.16％，总修复效率还有待提高，而且稳定后效果不稳定，易受环境影响，适用范围小，且随环境理化性质的改变，呈现不同程度的淋出，造成环境二次污染。因此，研究一种高效、经济、稳定效率好的砷污染土壤和矿渣的稳定固化剂，对于生态环境保护和粮食食品安全具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术提出一种砷污染土壤和矿渣的稳定固化剂及制备方法，解决了现有技术中固化稳定剂对砷污染土壤的修复效率不高、稳定效果不好、适用范围小、容易造成环境二次污染等的问题。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种砷污染土壤和矿渣的稳定固化剂，由以下重量份的组分组成：粘土矿物质10～20份，聚天冬氨酸盐5～15份，活性炭10～20份，铁粉5～10份，镁基化合物5～15份，铁基化合物5～10份，氧化剂5～15份，金属硫化物5～15份。作为进一步的技术方案，由以下重量份的组分组成：粘土矿物质20份，聚天冬氨酸盐5份，活性炭20份，铁粉10份，镁基化合物15份，铁基化合物10份，氧化剂15份，金属硫化物15份。作为进一步的技术方案，所述粘土矿物质为高岭土、蒙脱石、蛭石、海泡石、坡缕石中的一种或几种。作为进一步的技术方案，所述聚天门冬氨酸盐为聚天门冬氨酸钠、聚天门冬氨酸钾、聚天门冬氨酸锌中的一种或几种。作为进一步的技术方案，所述镁基化合物为氧化镁、碳酸镁、氢氧化镁中的一种或几种。作为进一步的技术方案，所述铁基化合物为七水硫化亚铁、氯化铁、硫化铁的一种或几种。作为进一步的技术方案，所述金属硫化物为硫化钠、硫化钾的一种或两种，所述氧化剂为过氧化氢、过氧化钠、过氧化钙、高锰酸钾的一种或几种。一种砷污染土壤和矿渣的稳定固化剂的制备方法，包括以下步骤：S1、按照上述的一种砷污染土壤和矿渣的稳定固化剂的配方，称取各个组分备用；S2、预处理：将粘土矿物质研磨，过200目筛，得到研磨后的粘土矿物质，备用。S3、改性：向步骤S2得到的研磨后的粘土矿物质中加入质量分数为25％的氢氧化钠或质量分数为20％的盐酸，并加入去离子水，在常温下进行搅拌混匀，得到改性后的粘土矿物质。S4、预混：将步骤S3得到的粘土矿物质与聚天冬氨酸盐、镁基化合物、铁基化合物、金属硫化物混合，调至糊状后振荡反应2小时，在115℃下烘干4h，冷却，制粉，过300目筛，得到预混料；S5、混料：向步骤S4得到的预混料中加入活性炭、铁粉、氧化剂，搅拌均匀、制得砷污染土壤和矿渣的稳定固化剂。一种砷污染土壤和矿渣的稳定固化剂的使用方法，使用时先将稳定固化剂与水混合并搅匀，将混匀后的药剂与砷污染土壤混合，且与土壤混合处理水分控制在25％～40％，且养护5～7天。作为进一步的技术方案，所述稳定固化剂与水的质量比为1:10～25。本专利技术使用原理及有益效果为：1、本专利技术的稳定固化剂能够精准有效的稳定砷污染土壤和矿渣中的有效态砷，防止迁移，降低生物有效性和毒性，对砷污染土壤的修复效率均达到99％以上，且修复效率最高达到99.90％，相比于现有技术中稳定固化剂的修复效果有了显著提高，不仅可以通过化学氧化和沉淀作用，对重金属砷离子络合包裹，具有很强的稳定性和长效性，有效解决了砷污染土壤的污染问题，而且对土壤起到了一定的调节作用，有效调节土壤的pH值，使得土壤中养分有较高的有效性，改善修复场地土壤结构，恢复土壤肥力。2、本专利技术中，通过对粘土矿物质机械研磨并酸碱改性，使得粘土矿物质具有更大的孔表面积，增强了对砷的吸附能力，使得稳定固化剂对砷污染土壤的修复效果更好，可同时适用于不同pH值的土壤、底泥、矿渣等污染，克服了因地差异的修复效果影响，稳定固化剂更具广谱性。3、本专利技术中，通过加入聚天门冬氨酸盐，其结构中的官能团在化学作用下通过聚合反应与重金属砷生成稳定的聚天冬氨酸盐，还能为修复场地提供恢复生态过程中植物所需微量元素和必要的氨基酸，增强植物体在逆境环境中的生长力，同时可以促进植物根系生长。4、本专利技术中，制备方法中通过预混对改性的粘土矿物质与聚天冬氨酸盐、镁基化合物、铁基化合物、金属硫化物混合反应处理后再加入活性炭、铁粉、氧化剂，相比于直接混合，能够增加各种材料的比表面积和孔径，使材料之间协同作用，吸附效果强，从而达到最优的修复效果，大大减少了砷污染土壤的危害，适合推广使用。5、本专利技术中，配方中采用粘土矿物质、聚天冬氨酸盐、镁基化合物、铁基化合物、金属硫化物、活性炭、铁粉、氧化剂，利用各个组分自身的优良性能，通过化学氧化和沉淀作用，各个组分协调复配，修复效率高，并且对污染土壤进行营养物质补充，有利于土壤的后续利用，原材料取自自然，生物安全系数高，价廉易得，制备方法简单方便，稳定效果好，不会造成二次污染，环保性高，有利于推广和普及。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1一种砷污染土壤和矿渣的稳定固化剂，由以下重量份的组分组成：高岭土10份，聚天门冬氨酸钠15份，活性炭10份，铁粉10份，氧化镁5份，七水硫化亚铁5份，过氧化氢5份，硫化钠5份。其制备方法包括以下步骤：S1、按照上述的一种砷污染土壤和矿渣的稳定固化剂的配方，称取各个组分备用；S2、预处理：将粘土矿物质研磨，过200目筛，得到研磨后的粘土矿物质，备用。S3、改性：向步骤S2得到的研磨后的粘土矿物质中加入10份质量分数为25％的氢氧化钠，并加入去离子水，在常温下进行搅拌、混匀，得到改性后的粘土矿物质。S4、预混：将步骤S3得到的粘土矿物质与聚天冬氨酸盐、镁基化合物、铁基化合物、金属硫化物混合，调至糊状后振荡反应2小时，在115℃下烘干4h，冷却、制粉、过300目筛，得到预混料；S5、混料：向步骤S本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种砷污染土壤和矿渣的稳定固化剂，其特征在于，由以下重量份的组分组成：粘土矿物质10～20份，聚天冬氨酸盐5～15份，活性炭10～20份，铁粉5～10份，镁基化合物5～15份，铁基化合物5～10份，氧化剂5～15份，金属硫化物5～15份。

【技术特征摘要】
1.一种砷污染土壤和矿渣的稳定固化剂，其特征在于，由以下重量份的组分组成：粘土矿物质10～20份，聚天冬氨酸盐5～15份，活性炭10～20份，铁粉5～10份，镁基化合物5～15份，铁基化合物5～10份，氧化剂5～15份，金属硫化物5～15份。2.根据权利要求1所述的一种砷污染土壤和矿渣的稳定固化剂，其特征在于，由以下重量份的组分组成：粘土矿物质20份，聚天冬氨酸盐5份，活性炭20份，铁粉10份，镁基化合物15份，铁基化合物10份，氧化剂15份，金属硫化物15份。3.根据权利要求1所述的一种砷污染土壤和矿渣的稳定固化剂，其特征在于，所述粘土矿物质为高岭土、蒙脱石、蛭石、海泡石、坡缕石中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的一种砷污染土壤和矿渣的稳定固化剂，其特征在于，所述聚天门冬氨酸盐为聚天门冬氨酸钠、聚天门冬氨酸钾、聚天门冬氨酸锌中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的一种砷污染土壤和矿渣的稳定固化剂，其特征在于，所述镁基化合物为氧化镁、氢氧化镁中的一种或两种。6.根据权利要求1所述的一种砷污染土壤和矿渣的稳定固化剂，其特征在于，所述铁基化合物为七水硫化亚铁、氯化铁、硫化铁的一种或几种。7.根据权利要求1所述的一种砷污染土壤和矿渣的稳定固化剂，其特征在于，所述金属硫化物为硫化钠、硫化钾...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄德喜，于松，汤丁丁，王华伟，
申请(专利权)人：河北德龙环境工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13