一种重金属固化剂的制备方法技术

本发明专利技术公开一种重金属固化剂的制备方法，将赤泥干燥后研磨成粉、过筛，依次添加亚铁盐溶液、造纸黑液、乙二醛，微波活化得到赤泥复合颗粒；将贝壳与硅藻土洗净干燥，分别研磨成粉，过筛后高温煅烧；将赤泥复合颗粒、贝壳粉、硅藻土粉、磷酸盐溶液、硫胺常温下调浆，均匀混合，干燥后造粒，制备得到重金属固化剂；本发明专利技术制备过程简单，原料来源广泛，同时解决赤泥、造纸黑液和废弃贝壳的处置问题，固化剂具有较好的机械强度，能有效降低土壤中重金属的离子可交换态含量，实现对复合重金属离子的固化，同时贝壳中所含微量元素的释放、造纸黑液中的有机物对于土壤生态环境提供有利条件，为废弃物的再开发及重金属复合污染土壤治理提供可行方案。

Preparation of a Heavy Metal Curing Agent

The invention discloses a preparation method of heavy metal solidifying agent, which grinds red mud into powder and sieves after drying, adds ferrous salt solution, paper-making black liquor and glyoxal in turn, and microwave activates red mud composite particles; washes and dries shells and diatomite, grinds them into powder separately, calcines them at high temperature after sieving; and calcines red mud composite particles, shell powder, diatomite powder, phosphate solution and sulfur. Amine pulping at room temperature, uniform mixing, granulation after drying, and preparation of heavy metal solidifying agent; The preparation process of the present invention is simple, the raw material source is extensive, and the problem of disposal of red mud, paper-making black liquor and abandoned shells is solved at the same time. The solidifying agent has good mechanical strength, can effectively reduce the ion exchangeable content of heavy metals in soil, and realize the solidification of complex heavy metal ions. At the same time, the release of trace elements in shells and the organic matter in black liquor of papermaking provide favorable conditions for soil ecological environment, and provide feasible solutions for the redevelopment of wastes and the treatment of soil polluted by heavy metals.

【技术实现步骤摘要】
一种重金属固化剂的制备方法
本专利技术涉及土壤重金属污染治理领域，涉及一种重金属固化剂的制备方法。
技术介绍
赤泥作为氧化铝工业生产排出的污染性废渣，目前主要使用堆存法处置，占用大量土地资源，同时由于赤泥含有高碱性、高盐度，会造成土壤盐碱化及地下水污染，其堆存产生的扬尘将会破坏周边的环境。目前，针对赤泥的资源化处置，已经探索出多种方法，通过制备建筑材料、吸附剂、土壤修复剂、催化剂等能够实现赤泥的有效利用。其中利用赤泥制备重金属土壤修复剂能够实现赤泥的资源化，又能解决污染问题，但是由于赤泥游离碱释放速度过快，将会导致土壤的碱度过高，破坏土壤生态环境。造纸工业以植物纤维资源为主要原料，生产过程水消耗量大，制浆过程产生的废水中含有大量的纤维素、木质素以及无机盐类等，能引起整个水体污染和生态环境的严重破坏。其中木质素是大分子的三维网状多酚类聚合物，含有多种官能团，具有较高的应用前景。充分利用造纸黑液中的木质素资源，既能解决木质素污染的难题，又可实现多行业的循环发展。随着贝类养殖和加工业的快速发展，产生的大量废弃贝壳逐年堆积所造成的环境污染越来越严重，不仅会占据大量的土地，同时也会散发出的浓重气味，引发环境问题。贝壳含有大约95%碳酸钙，其他为少量的有机贝壳素以及微量元素钾、钠、磷等，是一种无毒无害的自然资源。因此，目前寻找一种有效利用赤泥、造纸黑液和贝壳的协同处置方法应用于重金属复合污染土壤修复，处理好赤泥游离碱的释放速度，是当前亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的缺陷或不足，提供一种制备方便、经济、效果显著的赤泥复配重金属固化剂的制备方法，具体包括以下步骤：（1）将赤泥干燥后研磨成粉，过50目筛，依次添加亚铁盐溶液、造纸黑液、乙二醛，在80~120℃下进行微波活化10~30min，得到赤泥复合颗粒；（2）将贝壳与硅藻土洗净干燥，分别研磨成粉，过100目筛，在900~1500℃下高温煅烧1~2h；（3）将赤泥复合颗粒、贝壳粉、硅藻土粉、磷酸盐溶液、硫胺常温下混合调浆，均匀混合，干燥后造粒，制备得到重金属固化剂颗粒。步骤（1）赤泥干粉与亚铁盐溶液的质量体积比mL:g为1:10~20，赤泥干粉与造纸黑液的质量体积比mL:g为1:10~50，乙二醛与造纸黑液中木质素的质量比为1:2~10。步骤（1）亚铁盐为氯化亚铁或硫酸亚铁，亚铁盐溶液的浓度为0.5~1mol/L。步骤（1）微波活化的功率为800~1200W，频率为1200MHz。步骤（3）赤泥复合颗粒、贝壳粉、硅藻土粉、磷酸盐溶液、硫胺混合的质量比为40~60:15~30:10~20:1~5:1~5。步骤（3）磷酸盐为KH2PO4、Ca（H2PO4)2或Na2HPO4，磷酸盐溶液的浓度为0.5～3mol/L。步骤（3）采用圆盘造粒机进行造粒，造粒时的转速为30~50r/min，水灰质量比为0.4~0.6。本专利技术制备的重金属固化剂在重金属污染土壤中的使用方法：将固化剂颗粒添加进重金属污染的土壤中，固化剂用量为污染土壤质量的3%~10%，土壤含水率为15～30%。本专利技术的有益效果在于：（1）利用废弃的赤泥与贝壳等制备的复配重金属固化剂，能够有效地固化土壤中Pb2+、As5+、Cr6+、Cd2+。（2）利用亚铁盐溶液改性的赤泥颗粒表面会包覆大量羟基铁氧化物，与重金属离子发生络合反应，亚铁离子还会与钙离子在表面发生置换，形成一层表面活性剂，加强对金属离子的结合，亚铁离子的加入能够改善赤泥颗粒的凝胶状况，在一定程度上还能将Cr6+转化为Cr3+，实现有效钝化。（3）造纸黑液中的木质素本身具有多种官能团，在碱环境下，通过微波加热，木质素能与乙二醛发生羟乙基化反应，反应活性加强，结合重金属离子的能力大大改善，并且微波加热还能够大大提高赤泥复配颗粒孔径及比表面积，改善吸附性能。（4）高温煅烧后的贝壳、硅藻土生成CaO、SiO2等物质，形成以木质素为桥联，联合铝铁硅胶体的网状结构，将CaO等吸附材料包裹在内，具备一定的机械强度，大大改善了凝胶性能和吸附性能；磷酸盐和硫胺能够加强对金属离子的结合作用，游离碱被固定在赤泥中的晶体和胶体中，释放速度减缓，土壤pH保持在6.5~8.1，不会被酸碱化。（5）造纸黑液与贝壳中含有的有机物及微量元素如钾、磷、氮等地释放能有效改善土壤生态适宜性。（6）本专利技术操作过程简单，材料来源广泛易得，将赤泥的改性与木质素的改性同步进行，协调处理，实现了土壤的综合治理及废物的资源化利用。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术不仅限于所述内容，凡在本专利技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包括在本专利技术的保护范围之类。实施例1一种重金属固化剂的制备方法，具体步骤如下：（1）将赤泥干燥后研磨成粉，过50目筛，依次添加氯化亚铁溶液、造纸黑液、乙二醛，在80℃下进行微波活化10min，得到赤泥复合颗粒，其中赤泥干粉与氯化亚铁溶液的质量体积比mL:g为1:10，氯化亚铁溶液浓度为0.5mol/L，赤泥干粉与造纸黑液的质量体积比mL:g为1:10，乙二醛与造纸黑液中木质素的质量比为1:5，微波活化的功率为800W，频率为1200MHz；（2）将贝壳与硅藻土洗净干燥，研磨成粉，过100目筛，在900℃下高温煅烧2h；（3）将步骤（1）制得的赤泥复合颗粒、步骤（2）制得的贝壳粉、步骤（2）制得的硅藻土粉、磷酸盐溶液、硫胺按照质量比为40:15:10:1:1进行混合，磷酸盐溶液为浓度为0.5mol/L的KH2PO4溶液，常温下调浆，均匀混合，干燥后用圆盘造粒机造粒，转速30r/min，水灰质量比为0.4，制备得到重金属固化剂颗粒，颗粒粒径为1~3mm。将制备完成的固化剂颗粒添加进重金属污染的土壤，固化剂用量为污染土壤质量的3%，土壤含水率保持在20%，模拟的污染土壤的重金属离子浓度如下表1所示，15天后，铅的离子交换态降幅达到87.71%；砷的离子交换态降幅达到89.54%；铬的离子交换态降幅达到86.58%；镉的离子交换态降幅达到87.47%。表1Pb2+As5+Cr6+Cd2+浓度（mg/kg）100100100100实施例2一种重金属固化剂的制备方法，具体步骤如下：（2）将赤泥干燥后研磨成粉，过50目筛，依次添加氯化亚铁溶液、造纸黑液、乙二醛，在100℃下进行微波活化20min，得到赤泥复合颗粒，其中赤泥干粉与氯化亚铁溶液的质量体积比mL:g为1:15，氯化亚铁溶液浓度为1mol/L，赤泥干粉与造纸黑液的质量体积比mL:g为1:15，乙二醛与造纸黑液中木质素的质量比为1:10，微波活化的功率为1000W，频率为1200MHz；（2）将废弃贝壳与硅藻土洗净干燥，研磨成粉，过100目筛，在1500℃下高温煅烧1h；（3）将步骤（1）制得的赤泥复合颗粒、步骤（2）制得的贝壳粉、步骤（2）制得的硅藻土粉、磷酸盐溶液、硫胺按照质量比为55:25:15:2:3进行混合，磷酸盐溶液为浓度为2mol/L的Ca（H2PO4)2溶液，常温下调浆，均匀混合，干燥后用圆盘造粒机造粒，转速50r/min，水灰质量比为0.5，制备得到重金属固化剂颗粒，颗粒粒径为1~3mm。将制备完成的固化剂颗粒添加进重金属污染的土壤，所用的固化剂量为污染土本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种重金属固化剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）将赤泥干燥后研磨成粉，过50目筛，依次添加亚铁盐溶液、造纸黑液、乙二醛，在80~120℃下进行微波活化10~30min，得到赤泥复合颗粒；（2）将废弃贝壳与硅藻土洗净干燥，分别研磨成粉，过100目筛，在900~1500℃下高温煅烧1~2h；（3）将赤泥复合颗粒、贝壳粉、硅藻土粉、磷酸盐溶液、硫胺常温下混合调浆，均匀混合，干燥后造粒，制备得到重金属固化剂颗粒。

【技术特征摘要】
1.一种重金属固化剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）将赤泥干燥后研磨成粉，过50目筛，依次添加亚铁盐溶液、造纸黑液、乙二醛，在80~120℃下进行微波活化10~30min，得到赤泥复合颗粒；（2）将废弃贝壳与硅藻土洗净干燥，分别研磨成粉，过100目筛，在900~1500℃下高温煅烧1~2h；（3）将赤泥复合颗粒、贝壳粉、硅藻土粉、磷酸盐溶液、硫胺常温下混合调浆，均匀混合，干燥后造粒，制备得到重金属固化剂颗粒。2.根据权利要求1所述重金属固化剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）赤泥干粉与亚铁盐溶液的质量体积比mL:g为1:10~20，赤泥干粉与造纸黑液的质量体积比mL:g为1:10~50，乙二醛与造纸黑液中木质素的质量比为1:2~10。3.根据权利要求1所述重金属固化剂的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彬，戚江，张英杰，董鹏，关清卿，刘宇，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53