泥质页岩的应用及利用其修复铅等重金属污染土壤的方法技术

本发明专利技术提供了泥质页岩的应用及利用其修复铅等重金属污染土壤的方法，解决现有铅等重金属污染土壤处理方法中物理修复适用范围小、生物修复修复时间长、化学修复易造成二次污染的问题。经本发明专利技术的深入研究，泥质页岩具有修复铅等重金属污染土壤的用途，可制备用于修复被重金属污染土壤的重金属钝化剂，采用泥质页岩修复铅等重金属污染土壤的方法操作简便，只需在污染土壤中，加入泥质页岩并混合均匀即可，其中，泥质页岩的用量为40‑50kg/亩。

Application of shale and its application in remediation of lead and other heavy metal contaminated soil

【技术实现步骤摘要】
泥质页岩的应用及利用其修复铅等重金属污染土壤的方法
本专利技术属于重金属污染土壤的修复治理
，尤其涉及泥质页岩的应用及利用其修复铅等重金属污染土壤的方法。
技术介绍
铅等重金属污染土壤之后有较强的隐蔽性、不可降解性、滞后性和累积性，导致土壤自身的理化性质发生改变，土壤质量严重退化。不仅影响农副产品的质量和产量，还将经过土壤不断地在植物中富集，最终由食物链进入到人体或动物体内，对人或动物的健康和生态环境产生严重危害。如何修复治理铅等重金属污染土壤已成为当今农业、生态和环境科学领域研究的热点。目前在理论上对于重金属污染土壤的修复方法研究较为丰富，但是许多物理修复方法因为工程量大，或费用高，只适宜用于小面积、污染较为严重的状况；生物修复虽对周围环境影响较小，投资费用低，能高效的分解和转化污染物，诱发二次污染的可能性较小,但存在着修复时间长，效率低且受环境限制，有一定的局限性；常规的化学修复方法尽管见效快、效果好，但所用化学材料往往易造成二次污染。因此，寻求高效、价廉、无二次污染风险的重金属污染修复方法，一直是行业内探索的重点。
技术实现思路
为了解决现有铅等重金属污染土壤修复与处理方法中物理修复适用范围小、生物修复时间长、化学修复易造成二次污染的不足之处，本专利技术提供泥质页岩的应用及利用其修复铅等重金属污染土壤的方法。选用泥质页岩合适的粒度及施用量即可有效钝化修复铅等重金属污染的土壤，使得钝化效果明显且状态稳定。本专利技术的具体技术方案如下:其一：泥质页岩用于修复被重金属污染的土壤，实现了取材方便、成本低廉，充分发挥了泥质页岩特殊的矿物、化学组成价值。其二：采用泥质页岩制备的用于修复被重金属污染土壤的重金属钝化剂。上述泥质页岩中含有蒙脱石、高岭石、伊利石、碎屑矿物、绿泥石以及铁锰氧化物，各组分具体含量依次为53％、22％、4％、11％、8％、2％，它们是重金属元素的吸附剂或活性吸附材料；其中碎屑矿物包括石英、长石和云母。利用泥质页岩修复铅等重金属污染土壤的方法，其特殊之处在于：在污染土壤中，施入泥质页岩并混合均匀；其中，泥质页岩的用量为40-50kg/亩，此为方法之一；进一步地，为了防止铅等重金属向地下或周边继续迁移，还包括在污染土壤的四周及底部建立隔挡墙；所述隔挡墙按照以下步骤建立：1)将所采集的泥质页岩粉碎并过筛；2)将污染土壤挖出，在地块底部填充粉碎后的泥质页岩；3)利用模具在地块四周填充粉碎后的泥质页岩；4)回填污染土壤。所述泥质页岩与污染土壤混合前，需进行以下步骤：S1.烘干；S2.研磨；S3.过筛，过筛后的泥质页岩粒径﹤2mm。进一步地，过筛后的泥质页岩粒径﹤0.850mm。进一步地，过筛后泥质页岩粒径﹤0.425mm，粒径越小，比表面积越大，修复效果越佳。进一步地，利用外翻耕法将污染土壤与泥质页岩翻耕均匀，所述翻耕的深度为20-30cm；所述泥质页岩隔离墙的厚度为10-15cm。本专利技术的原理：泥质页岩为天然黏土类矿物，以粘土岩蒙脱石为主，主要矿物成分为蒙脱石，含量为53％左右，其他矿物成分为高岭石、伊利石、碎屑矿物(石英、长石、云母)、绿泥石、铁锰氧化物等。不同地区泥质页岩的种类不同，其所含的矿物成分含量也有一定差异，其中，钙质泥质页岩含适量碳酸钙，常见于大陆红色岩系和海洋、潟湖相的沉积岩层；铁质泥质页岩含较多的含铁矿物，如赤铁矿、褐铁矿、针铁矿等，多见于红色岩层；硅质泥质页岩SiO2含量较高，不含或极少含铁质和碳酸盐质矿物，常与铁质岩、硅质岩、锰质岩相伴生，这些矿物都具有吸附固化重金属的作用。本专利技术所用的泥质页岩颜色以深灰色为主，表明当时的沉积环境既有氧化环境又有还原环境，该类泥质页岩是滨海沼泽地带及内陆湖泊的淡水沉积物。泥质页岩主要呈片状碎屑,因胶结物质和风化程度的差异,强度变化较大。多数泥质页岩在挖掘或爆破出来后易风化,具有明显的遇水崩解、失水干裂性质。因此泥质页岩在工程应用中属于障碍因素，不利于地基的稳定和工程施工；同时自然条件下泥质页岩的风化速度缓慢，成土微酸，地表的活土层薄，保水保肥能力较差，岩层在地表裸露较多，其表层几乎寸草不生，难以得到开发利用。但本专利技术利用泥质页岩所含矿物成分的特性开展了泥质页岩对重金属修复的配比试验，发现泥质页岩对重金属污染土壤的修复效果显著，可作为重金属钝化剂利用，主要原因在于：一方面其具有较大的表面积，因而具有较强的吸附能力，可与土壤中的重金属发生离子交换作用，固定土壤中的活性重金属，防止重金属在土壤中迁移，抑制重金属元素进入植物体，另一方面，泥质页岩具有较强的膨胀性、黏结性等，遇水时膨胀，会形成一种可塑性较强的封闭屏障，这种封闭屏障可防止污染物向无污染地区扩散，或阻止污染物向地下水渗入，达到对污染物的有效治理。本专利技术的有益效果是：重金属的稳定化修复是近几年来研究与发展较快的一种重金属污染土壤的修复方法。本申请中以天然泥质页岩作为基础修复材料在该方面表现出了巨大的优势：(1)泥质页岩的来源广泛，在我国分布较多，其本身也是一种很好的成土材料，无需过多的加工程序，成本相对较低；(2)泥质页岩性质优异，含有高岭石、蒙脱石、铁锰质氧化物等多元化黏土矿物，吸附性好，且改性方式简单多样；(3)泥质页岩性质稳定，重金属相容性较好，粘度强不易迁移，不会对环境造成二次污染，适合不同类型污染场地使用；(4)泥质页岩的分散性、可塑性较好，修复操作简便，且修复能力稳定有效，工程实施的技术要求低，可进行大规模的推广使用。附图说明图1是试验装置图；图2是不同用量且泥质页岩粒径﹤0.425mm时采集液铅浓度随时间的变化；图3是不同用量且泥质页岩粒径﹤0.850mm时采集液铅浓度随时间的变化；图4是不同用量且泥质页岩粒径﹤2mm时采集液铅浓度随时间的变化；附图标号如下：1-马氏瓶；2-接样瓶；3-石英砂；4-泥质页岩和土的混合物。图2至图4中，系列1：泥质页岩含量0％；系列2：泥质页岩含量10％；系列3：泥质页岩含量20％；系列4：泥质页岩含量30％；系列5：泥质页岩含量40％；系列6：泥质页岩含量50％。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。首先进行配比试验，筛选施用泥质页岩的最佳粒径：污染土壤中的重金属为Pb(Ⅱ)，但不局限于该重金属；所述泥质页岩需进行烘干、研磨、过筛处理，具体步骤如下：(1)烘箱内温度调节到200℃，将所采的天然泥质页岩和供试的田间耕作层土壤烘至恒重；(2)对烘干后的泥质页岩和供试的田间耕作层土壤进行研磨，研磨后分别过10目、20目、40目的尼龙晒；(3)上述泥质页岩的pH为8.29，供试的田间耕作层土壤的pH为8.14；其泥质页岩的矿物成分含量如表1所示；泥质页岩化学成分如表2所示；(4)供试重金属铅是指硝酸铅溶液中的铅；(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.泥质页岩用于修复被重金属污染的土壤。/n

【技术特征摘要】
1.泥质页岩用于修复被重金属污染的土壤。


2.采用泥质页岩制备的用于修复被重金属污染土壤的重金属钝化剂。


3.权利要求1或2所述的泥质页岩，其特征在于：包括蒙脱石、高岭石、伊利石、碎屑矿物、绿泥石以及铁锰氧化物。


4.如权利要求3所述的泥质页岩，其特征在于：所述蒙脱石的含量为53％、高岭石为22％、伊利石为4％、碎屑矿物为11％、绿泥石为8％、铁锰氧化物为2％。


5.泥质页岩修复铅等重金属污染土壤的方法，其特征在于：在污染土壤中加入泥质页岩并混合均匀；其中，泥质页岩的用量为40-50kg/亩。


6.如权利要求5所述泥质页岩修复铅等重金属污染土壤的方法，其特征在于：还包括在污染土壤的四周及底部建立隔挡墙；
所述隔挡墙按照以下步骤建立：
1)将所采集的泥质页岩粉粹并过筛；
2)将污染土...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宝强，孙婴婴，魏样，卢楠，闫波，
申请(专利权)人：陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61