本发明专利技术属于重金属污染土壤稳定化处置技术领域，具体涉及一种铁锰污泥改性的重金属稳定化制剂及其制备和应用。以自来水厂污泥或水体除铁、除锰所得底泥废料为制备原料，首先酸化制成铁锰可溶态溶液，过滤溶液通过加入生石灰等碱性物质制备得到铁盐、锰盐沉淀，并进行铁、锰元素含量摩尔比例调配，并通过无氧热解污泥酸化剩余废料的方式改性污泥孔隙结构及回收二氧化锰，再将金属氧化物与热解污泥废料粉碎后均质混合，在保障铁和锰元素含量摩尔比例达到3:1～4:1的条件下，进行高温煅烧，从而制得铁锰污泥改性重金属稳定化制剂；再通过调控土壤修复体系中pH、药剂掺入量等参数，实现稳定化制剂在三价砷及五价砷等重金属污染土壤修复中的应用。壤修复中的应用。壤修复中的应用。
【技术实现步骤摘要】
一种铁锰污泥改性的重金属稳定化制剂及其制备和应用
[0001]本专利技术属于重金属污染土壤稳定化处置
，具体涉及一种铁锰污泥改性的重金属稳定化制剂及其制备和应用。
技术介绍
[0002]重金属污染土壤一直以来是土壤污染治理的重要对象，也是土壤环境修复领域的热点难题。重金属污染土壤主要来源于矿山开采、钢铁厂生产加工、电镀行业、污水灌溉等，土壤的重金属污染不仅限制了土壤利用功能，带来较大的环境经济是损失，而且对人体健康也造成潜在的危害风险。目前，针对重金属污染土壤的修复技术不断涌现和应用，包括客土、深翻、清洗等物理修复技术，玻璃化烧结砖、电动力学修复、钝化稳定化等化学修复技术，以及植物提取、植物挥发、植物钝化、微生物修复等生物修复技术。其中，重金属稳定化修复技术是指在污染土壤中加入不同类型的重金属稳定化药剂，以化学或物理的方式通过吸附、沉淀、络合、离子交换和氧化还原等一系列反应，改变重金属污染物在土壤中的存在形态，减少有害组分的毒性、溶解迁移性，降低污染物的生物有效性，从而达到修复效果。
[0003]目前，国内在工程治理应用上用于砷等重金属稳定化修复的药剂主要还以国外进口为主，包括无机矿物类、有机物类及复合药剂类，如碱性物质、磷酸盐类、黏土矿物类、金属氧化物类及富铁工业副产物等；从治理效果而言，虽然进口的稳定化药剂较国产相比效果更好，但是价格相对较昂贵，也稳定化处置后的持久性效果不一；而国产药剂普遍存在药剂施用量高、长期稳定性差、导致成本增加等问题。面对上述不足，相关领域人员仍在努力尝试更加高效廉价的修复药剂。其中，金属氧化物的吸附作用是研究人员普遍关注并较多尝试的修复措施，特别针对于砷污染土壤，意义重大。然而，砷在自然界中多以As(III)或As(V)的形式存在，不同金属氧化物面向不同价态的重金属如As等效果不一，通常铁锰氧化物针对As(V)具有更大的稳定吸附优势。这意味着As的价态转化对于最终的稳定化效果起到重要的影响。
[0004]对此，拟面向以As为主的重金属污染土壤，需要一种具有高效吸附功能的重金属稳定化药剂。
技术实现思路
[0005]本专利技术目的在于提供一种基于油污土壤清洗处置过程的物料衡算方法及其应用。
[0006]一种铁锰污泥改性的重金属稳定化制剂的制备方法：
[0007]1)以铁锰污泥废料为原料经酸解形成铁锰可溶态溶液，固液过滤分离，获得固体废料及过滤溶液；
[0008]2)上述获得过滤溶液中加入生石灰，收集沉淀，至沉淀物中铁、锰元素含量在3:1～4:1，待用；
[0009]2)将上述获得沉淀物在60～80℃条件下风干陈化2
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6h，干燥，得到金属氧化复合物；
[0010]3)步骤1)中过滤所得沉淀风干后，在400～500℃无氧条件下进行热解处理，得到污泥废料热解物；
[0011]4)分别将步骤2)中得到的金属氧化复合物和步骤3)中得到的污泥废料热解物均质混合，而后调节物料中Fe和Mn元素摩尔比例达到3:1～4:1；
[0012]5)将混合物料在300～500℃条件下煅烧12～24h，制得铁锰污泥改性的重金属稳定化制剂。
[0013]所述原料酸解前测定其铁、锰元素含量，
[0014]当原料中Fe和Mn元素摩尔比例>4:1时，向收集的沉淀中加入0.5～1.0mol/L MnSO4，再逐滴缓慢加入0.5～1.0mol/L KMnO4溶液，至不再有棕褐色沉淀产生，即沉淀物中铁、锰元素含量在3:1～4:1；
[0015]当Fe和Mn元素的摩尔比例<3:1时，在酸解前的溶液中加入铁粉，并补加1.8mol/L，而后再经酸解，而后经生石灰沉淀，过滤收集沉淀再经酸解，生石灰沉淀，反复操作直至合并沉淀中铁、锰元素含量在3:1～4:1；
[0016]当铁、锰元素含量在3:1～4:1时，向过滤溶液中加入生石灰直接形成沉淀。
[0017]所述铁锰污泥废料为原料为自来水厂污泥或水体除铁、除锰所得底泥废料。
[0018]一种铁锰污泥改性的重金属稳定化制剂，按所述方法制备所得多孔铁
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锰二元复合氧化物的铁锰污泥改性的重金属稳定化制剂。
[0019]一种稳定制剂的应用，所述稳定制剂在修复治理重金属污染土壤中的应用。
[0020]所述重金属为三价砷、五价砷、镉、铅、铜、铬中的一种或几种
[0021]铁锰污泥改性的重金属稳定化制剂的应用，向待处理土壤中加入所述稳定制剂，并调节土壤pH为7～8；其，稳定制剂投加量为以污染土壤中有效态砷等重金属含量与稳定化药剂中Fe含量摩尔比达1:5～1:20。
[0022]本专利技术所具有的优点包括：
[0023]本专利技术利用铁锰污泥中的有效原料进行改性加工，制备形成具有高效持久重金属稳定化功能的制剂，并通过污泥废料资源化利用的方式，降低药剂制备与使用成本，实现新型重金属污染土壤治理稳定化药剂的开发与应用；具体为：
[0024]1)本专利技术中所制备的铁锰污泥改性重金属稳定化制剂，其组成可包含铁氧化物、锰氧化物及铁锰复合氧化物的组分，其铁锰元素含量摩尔比控制在3:1～4:1的范围，是具有最佳砷吸附效果的物料构成；
[0025]2)本专利技术中所制备的铁锰污泥改性重金属稳定化药剂中，锰氧化物对于三价砷具有显著的氧化作用，并进一步提升了稳定化药剂整体的吸附能力；
[0026]3)本专利技术中所制备的铁锰污泥改性重金属稳定化药剂中，采用生石灰作为沉淀剂，不仅具有调节制备体系中OH
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离子含量而使铁锰沉淀的功能，钙盐存在同时对锰氧化物可进一步起到激活作用，提升吸附性能，同时，钙盐本身同时具有砷的吸附功能；
[0027]4)本专利技术专利中的铁锰污泥改性重金属稳定化制剂在制备过程中，针对除铁剩余废料，采用无氧高温热解方法，更有利于多孔结构的形成，以提供巨大比表面积，有助于金属氧化物的均匀负载吸附，同时，性质稳定的二氧化锰物质在剩余废料中残留，通过前期制备的金属氧化物与剩余废料的混合，在高温进一步煅烧处置的条件下，又促进铁锰复合氧化物的形成，对于稳定化制剂吸附功能的优化较为重要；
[0028]5)本专利技术专利所提供的铁锰污泥改性重金属稳定化制剂不仅具有砷(III、V)的吸附稳定化功能，同时对于镉(Cd)、铅(Pb)等重金属离子，同样具有可观的吸附性能。
附图说明
[0029]图1为本专利技术实施例提供的铁锰污泥改性的重金属稳定化制剂的制备流程。
[0030]图2为本专利技术实施例提供的金属氧化物示意图。
[0031]图3为本专利技术实施例提供的稳定化制剂处理后土壤中重金属离子总量分布。
[0032]图4为本专利技术实施例提供的稳定化制剂处理后土壤中重金属有效态含量分布。
[0033]图5为本专利技术实施例提供的稳定化制剂处理后土壤中重金属砷(III)和砷(V)的含量变化特征。
具体实施方式
[0034]下面结合附图及实施例对本专利技术做进一本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种铁锰污泥改性的重金属稳定化制剂的制备方法，其特征在于：1)以铁锰污泥废料为原料经酸解形成铁锰可溶态溶液，固液过滤分离，获得固体废料及过滤溶液；2)上述获得过滤溶液中加入生石灰，收集沉淀，至沉淀物中铁、锰元素含量在3:1～4:1，待用；2)将上述获得沉淀物在60～80℃条件下风干陈化2
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6h，干燥，得到金属氧化复合物；3)步骤1)中过滤所得沉淀风干后，在400～500℃无氧条件下进行热解处理，得到污泥废料热解物；4)分别将步骤2)中得到的金属氧化复合物和步骤3)中得到的污泥废料热解物均质混合，而后调节物料中Fe和Mn元素摩尔比例达到3:1～4:1；5)将混合物料在300～500℃条件下煅烧12～24h，制得铁锰污泥改性的重金属稳定化制剂。2.按权利要求1所述铁锰污泥改性的重金属稳定化制剂的制备方法，其特征在于：所述原料酸解前测定其铁、锰元素含量，当原料中Fe和Mn元素摩尔比例>4:1时，向收集的沉淀中加入0.5～1.0mol/L MnSO4，再逐滴缓慢加入0.5～1.0mol/L KMnO4溶液，至不再有棕褐色沉淀产生，即沉淀物中铁、锰元素含量在3:1～4:1；当Fe...
【专利技术属性】
技术研发人员：王卅，吴阳，黄殿男，
申请(专利权)人：辽宁中博生态环境技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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