一种砷污染耕地原位钝化调理剂及其使用方法技术

本发明专利技术涉及一种砷污染耕地原位钝化调理剂及其使用方法，属于重金属污染土壤修复技术领域。按质量份计，该钝化调理剂由如下组分组成：4‑6份改性黏土矿物、3‑4份氧化剂和1‑2份熟石灰。本发明专利技术通过严格控制三者的用量比，使功能组分间形成最佳的“氧化‑沉淀/共沉淀‑吸附”的协同增效机制，从而增强钝化调理剂处置效果的长期稳定性及普适性。该钝化调理剂具有单一药剂用量少，不会产生二次污染，在较低添加量的前提下能够有效降低土壤中有效态砷的含量。

【技术实现步骤摘要】
一种砷污染耕地原位钝化调理剂及其使用方法
本专利技术属于重金属污染土壤修复
，具体涉及一种砷污染耕地原位钝化调理剂及其使用方法。
技术介绍
砷(As)是一种类重金属污染物，由于其较强的毒性及致病性，常与铬、镉、铅、汞并称为“重金属五毒”，被国际癌症研究机构(IARC)定义为I类致癌物质。我国土壤中砷的平均含量达11.2mg·kg-1，是世界平均值(7.2mg·kg-1)的1.5倍。根据2014年《全国土壤污染状况调查公报》(2014年)，全国土壤总的超标率为16.1％，其中砷污染物点位超标率达2.7％，为耕地主要污染物之一。耕地土壤中的砷经由植物吸收富集通过食物链进入人体，导致人体肺损伤、外周神经损伤、皮肤病或心血管，严重的甚至导致癌症或畸形。目前，通过向污染土壤中施用特定的重金属钝化剂，能够降低土壤中重金属的淋溶活性及生物有效性，从而阻断农作物对重金属的吸收和富集，达到修复治理的目的。该方法具有操作简单，成本低，见效快等优点而被广泛研究和使用。但砷与镉、铅、铜、汞、锌、镍等大多数重金属不同，其在土壤环境中主要以砷氧阴离子(HAsO42-，H2AsO4-，H2AsO3-，HAsO32-)的形式存在，不易被吸附或沉淀，使得常用的钝化剂难以对砷达到理想的钝化效果。并且与镉等其它重金属不同，砷在碱性环境中反而易被激活，使得砷污染的耕地难以用常规的碱性材料进行调节。耕地土壤组成复杂，土壤pH、氧化还原电位、有机质含量、铁锰含量等均会对钝化剂的砷钝化效果产生影响，故单一药剂难以广泛推广使用。专利技术内容有鉴于此，本专利技术的目的之一在于提供一种砷污染耕地原位钝化调理剂；目的之二在于提供一种砷污染耕地原位钝化调理剂的使用方法。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：1、一种砷污染耕地原位钝化调理剂，按质量份计，所述钝化调理剂由如下组分组成：4-6份改性黏土矿物、3-4份氧化剂和1-2份熟石灰。优选的，所述改性黏土矿物按如下方法制备：将季铵盐溶于水后加入黏土矿物，获得悬浮液，搅拌所述悬浮液2-5h后过滤，经烘干、研磨过筛，即可。优选的，所述悬浮液中季铵盐浓度为0.01-0.03mol/L，黏土矿物的浓度为20-40g/L。优选的，所述季铵盐为十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基溴化铵中的一种。优选的，所述黏土矿物为膨润土、沸石或高岭土中的一种。优选的，所述烘干具体为：于35-55℃下烘干至恒重。优选的，所述过筛时筛孔大小为10-100目。优选的，所述氧化剂为高锰酸钾或过硫酸钠中的一种。2、所述的一种砷污染耕地原位钝化调理剂的使用方法，所述方法为：按钝化调理剂投加量为砷污染耕地土壤质量的4-20‰，将钝化调理剂与砷污染耕地土壤加水混匀，自然条件下静置超过14天，即可。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供了一种砷污染耕地原位钝化调理剂及其使用方法，该钝化调理剂由改性黏土矿物、氧化剂和熟石灰组成。其中：(1)利用阳离子表面活性剂对黏土矿物进行改性，将黏土矿物表面电性由负转正，增强黏土矿物对砷酸根阴离子的吸附能力；(2)熟石灰一方面可与砷酸根离子反应生产砷酸钙沉淀，降低砷的迁移活性及生物可利用性，另一方面可以促使土壤中Fe(Ⅲ)转变为Fe(OH)3胶体，该胶体比表面积较大且表面带正电荷，极易与带负电的砷酸根阴离子发生吸附共沉淀，强化对砷的稳定化效果，反应方程式如下：3Ca(OH)2+2Fe2+＝2Fe(OH)3↓+3Ca2+(1)3Ca2++2AsO43-＝Ca3(AsO4)2↓(2)AsO43-+Fe(OH)3＝FeAsO4↓+3OH-(3)(3)氧化剂可以将土壤中亚砷酸根氧化为更易被土壤吸附的砷酸根，增加土壤对砷的吸附能力，还可以防止Fe(Ⅲ)被还原为Fe(Ⅱ)，致使吸附的砷化合物被重新释放出来，另外，As(Ⅲ)毒性比As(Ⅴ)大约60倍，氧化剂的施用还可以降低砷的生物毒性，反应方程式如下：6H++2MnO4-+5AsO33-＝5AsO43-+2Mn2++3H2O(4)H2O+S2O82-+AsO33-＝AsO43-+2HSO4-(5)3Ca(OH)2+2Fe3+＝2Fe(OH)3↓+3Ca2+(6)3Ca2++2AsO43-＝Ca3(AsO4)2↓(7)AsO43-+Fe(OH)3＝FeAsO4↓+3OH-(8)该钝化调理剂中熟石灰保证Fe(OH)3的生成，但熟石灰用量不宜过大，若熟石灰用量过大，OH-与砷酸根将产生竞争吸附，从而激活砷。钝化调理剂中氧化剂，用以提供适合的氧化环境，一方面促进As(Ⅲ)向As(Ⅴ)转变，强化土壤对砷的吸附效果，另一方面防止铁被还原，释放砷。改性黏土矿作为吸附材料，进一步强化复合药剂对砷的钝化效果。通过严格控制三者的用量比，使功能组分间形成最佳的“氧化-沉淀/共沉淀-吸附”的协同增效机制，从而增强钝化调理剂处置效果的长期稳定性及普适性。该钝化调理剂具有单一药剂用量少，不会产生二次污染，在较低添加量的前提下能够有效降低土壤中有效态砷的含量，处置效果具有长期稳定性及普适性。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。实施例1(1)将3g十二烷基三甲基溴化铵溶于1000mL水后加入20g膨润土，获得悬浮液，搅拌该悬浮液2h后过滤，于55℃下烘干至恒重后研磨过100目筛，制得改性黏土矿物；(2)将步骤(1)中制得的改性黏土矿物、高锰酸钾和熟石灰按质量比5:4:2混匀，获得砷污染耕地原位钝化调理剂。取2g上述制备的钝化调理剂加入100g经自然风干的重庆南川某煤矿周边砷污染农田土壤中，加水100mL，搅拌均匀，自然条件下静置14天。其中，上述砷污染农田土壤的pH为8.15，铁含量为4.63×104mg/kg，锰含量为304mg/kg，砷含量为13.8mg/kg，有效态砷含量为38.2μg/kg。14天后，将被处理砷污染农田土壤研磨过10目尼龙筛，获得待测样品，称取10.00g待测样品加入50mL离心管中，向离心管中加入20.0mL浓度为0.5mol·L-1的NaHCO3溶液，常温下振荡120min(转速为180r·min-1)，离心，上清液经过滤后，进行有效态As的测定，测试结果为：经上述钝化调理剂处理后，砷污染农田土壤有效态砷含量从38.2μg/L下降到27.4μg/L，降低率为28.3％。实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种砷污染耕地原位钝化调理剂，其特征在于，按质量份计，所述钝化调理剂由如下组分组成：4-6份改性黏土矿物、3-4份氧化剂和1-2份熟石灰。/n

【技术特征摘要】
1.一种砷污染耕地原位钝化调理剂，其特征在于，按质量份计，所述钝化调理剂由如下组分组成：4-6份改性黏土矿物、3-4份氧化剂和1-2份熟石灰。


2.如权利要求1所述的一种砷污染耕地原位钝化调理剂，其特征在于，所述改性黏土矿物按如下方法制备：将季铵盐溶于水后加入黏土矿物，获得悬浮液，搅拌所述悬浮液2-5h后过滤，经烘干、研磨过筛，即可。


3.如权利要求2所述的一种砷污染耕地原位钝化调理剂，其特征在于，所述悬浮液中季铵盐浓度为0.01-0.03mol/L，黏土矿物的浓度为20-40g/L。


4.如权利要求2所述的一种砷污染耕地原位钝化调理剂，其特征在于，所述季铵盐为十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基溴化铵中的一种。


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【专利技术属性】
技术研发人员：刘煌，宋安康，龚亚龙，高晓梅，徐宗永，陈克军，曹琳，龙建兵，
申请(专利权)人：招商局生态环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50