针对重金属污染土壤温稳性的改性材料及低碳化处置方法技术

本发明专利技术公开了针对重金属污染土壤温稳性的改性材料及低碳化处置方法，包括原材料粉剂和配合使用的改性液剂、沉淀液剂，所述原材料粉剂包括以下成分及质量含量为：醇酸碱改性生物炭10

【技术实现步骤摘要】
针对重金属污染土壤温稳性的改性材料及低碳化处置方法


[0001]本专利技术属于环境岩土工程
，特别是涉及针对重金属污染土壤温稳性的改性材料及低碳化处置方法。

技术介绍

[0002]2020年《中国生态环境状况公报》显示，影响农用地土壤环境质量的主要污染物是重金属。随着我国工业化和城镇化不断推进，重金属污染已成为中国当前最突出的土壤环境污染问题，具有难降解、可生物富集、毒性强等特点，对整体生态系统造成不可逆转的危害，因此开展重金属污染土体治理与修复工作迫在眉睫。
[0003]固化修复可降低重金属在环境中的迁移性、渗透性、生物有效性，被美国国家环保局(USEPA)称为处理有毒有害固废的最佳技术，其应用比例显著高于其他修复技术，是当前环境岩土领域研究的热点。固化修复技术的关键在于选择合适的固化材料。
[0004]当前，水泥作为应用最普遍的固化材料，虽然对重金属具有良好的固化效果，但也存在以下缺陷：(1)污染土温稳性差：随温度升高，水泥固化污染土的浸出毒性持续增大，70℃下污染土的浸出毒性超标；冻融循环作用下，水泥固化污染土的浸出毒性在5次循环时也接近限值。(2)修复前后土壤理化性质改变：水泥固化后土壤pH值升值11.0左右，土的增容比大幅度增加。(3)生产成本高，污染环境：水泥生产耗能大，原材料成本高，且二氧化碳排放量大。
[0005]在固化污染土的实际应用过程中，我国夏季持续高温暴晒使地表温度容易达到70℃以上，冬季固化土也易处于冻结、融化交替状态，污染土的温度稳定性应予以考虑。综上所述，为克服传统固化材料水泥的缺陷，寻找一种温稳性强、固化效果好、成本低、环境友好的固化剂十分必要。

技术实现思路

[0006](一)解决的技术问题
[0007]针对现有技术的不足，本专利技术的目的是针对传统固化材料水泥的不足，提供了针对重金属污染土壤温稳性的改性材料，并提供了重金属污染土的低碳化处置方法。
[0008](二)技术方案
[0009]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0010]针对重金属污染土壤温稳性的改性材料，包括原材料粉剂和配合使用的改性液剂、沉淀液剂，所述原材料粉剂包括以下成分及质量含量为：醇酸碱改性生物炭10
‑
15份、七水合硫酸亚铁8
‑
10份、六水合三氯化铁14
‑
18份。
[0011]优选的，所述改性液剂包括5mol/L乙醇溶液、1mol/L盐酸溶液和1mol/L氢氧化钠溶液，所述沉淀液剂包括5mol/L氢氧化钠溶液。
[0012]优选的，所述醇酸碱改性生物炭由生物炭改性制得，其制备方法包括如下步骤：
[0013]S1：取生物炭于锥形瓶中，按固液比1:5加入5mol/L乙醇溶液,放入恒温振荡器以
120
‑
180r/min转速振荡1h，取出后用去离子水洗涤，抽滤至滤液pH值6.5
‑
7.5，放入烘箱烘干，研磨过200目筛备用，获得醇改性生物炭；
[0014]S2：取所述醇改性生物炭于锥形瓶中，按固液比1:10加入1mol/L盐酸溶液，放入恒温振荡器以120
‑
180r/min转速振荡1h，取出后用去离子水洗涤，抽滤直至滤液pH值6.5
‑
7.5，放入烘箱烘干，研磨过200目筛备用，获得醇酸改性生物炭；
[0015]S3：取所述醇酸改性生物炭于锥形瓶中，按固液比1:10加入1mol/L氢氧化钠溶液,放入恒温振荡器以120
‑
180r/min转速振荡1h，取出后用去离子水洗涤，抽滤直至滤液pH值6.5
‑
7.5，放入烘箱烘干，研磨过200目筛备用，获得醇酸碱改性生物炭。
[0016]优选的，所述生物炭为玉米秸秆生物炭，其制备方法包括如下步骤：
[0017]a：玉米秸秆破碎研磨，过200目筛后填入坩埚；
[0018]b：将坩埚放入管式炉内，升温速度10℃/min，500℃热解2h，其间持续向炉内通N2。
[0019]优选的，所述的针对重金属污染土壤温稳性的改性材料，其制备方法包括如下步骤：
[0020]A：将所述原材料粉剂三组分按比例混合后与去离子水混合，所述原材料粉剂的总质量与去离子水体积之比为1:20；
[0021]B：原材料粉剂加水后水浴加热至70℃后冷却，并磁力搅拌；
[0022]C：磁力搅拌下以2
‑
4滴/min逐滴滴加沉淀液剂至溶液pH值为10.5
‑
11.5；
[0023]D：降至室温静置8h后用去离子水洗涤，抽滤直至滤液pH值6.5
‑
7.5；
[0024]E：放入烘箱烘干，研磨过200目筛即可。
[0025]优选的，所述的针对重金属污染土壤温稳性的改性材料,其改性材料用于重金属污染土壤的低碳化处置方法包括：将所述改性材料按质量分数1％
‑
5％加入污染土中，并充分搅拌混合均匀后，上覆带孔塑料薄膜28天。
[0026]优选的，所述改性材料与污染土混合后保持土壤含水率为20％
‑
25％，并每隔2天测量土壤含水率并补充水分。
[0027]优选的，所述重金属污染土壤包括镉污染土、铅污染土、镍污染土。
[0028]优选的，所述的低碳化处置方法，其试验用污染土的配置方法包括如下步骤：
[0029]P1：依据《公路土工试验规程JTG3430
‑
2020》，将粉质黏土风干研磨后过2mm筛；
[0030]P2：将Cd(NO3)2·
4H2O溶液淋入粉质黏土并充分搅拌均匀，配置47mg/kg的镉污染土备用；
[0031]P3：将Pb(NO3)2溶液淋入粉质黏土并充分搅拌均匀，配置800mg/kg的铅污染土备用。
[0032](三)有益效果
[0033]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0034](1)本专利技术针对重金属污染土壤温稳性的改性材料及低碳化处置方法，固化污染土的温稳性强，生物炭本身由生物质高温热解获得，温度稳定性极高，本专利技术改性材料在温度升高、冻融循环条件下，固化污染土的浸出毒性无明显变化。
[0035](2)本专利技术针对重金属污染土壤温稳性的改性材料及低碳化处置方法，固化效果略优，本专利技术改性材料比表面积巨大，孔隙结构疏松，所负载官能团种类丰富，通过吸附、离子交换、表面沉淀等作用有效固化重金属，且固化率略优于水泥。
[0036](3)本专利技术针对重金属污染土壤温稳性的改性材料及低碳化处置方法，废物利用，环境友好，水泥固化材料的生产过程复杂，耗能大，且排放大量二氧化碳，而生物炭以废弃农作物玉米秸秆为原材料，制备简单，成本低廉，避免焚烧玉米秸秆生成二氧化碳，降低碳排放，促进生态系统的碳循环，助力“碳达峰、碳中和”的实现。
附图说明
[0037]图1为本专利技术的改本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.针对重金属污染土壤温稳性的改性材料，其特征在于,包括原材料粉剂和配合使用的改性液剂、沉淀液剂，所述原材料粉剂包括以下成分及质量含量为：醇酸碱改性生物炭10
‑
15份、七水合硫酸亚铁8
‑
10份、六水合三氯化铁14
‑
18份。2.根据权利要求1所述的针对重金属污染土壤温稳性的改性材料，其特征在于，所述改性液剂包括5 mol/L乙醇溶液、1 mol/L盐酸溶液和1 mol/L氢氧化钠溶液，所述沉淀液剂包括5 mol/L氢氧化钠溶液。3.根据权利要求1所述的针对重金属污染土壤温稳性的改性材料，其特征在于，所述醇酸碱改性生物炭由生物炭改性制得，其制备方法包括如下步骤：S1：取生物炭于锥形瓶中，按固液比1:5加入5 mol/L乙醇溶液,放入恒温振荡器以120
‑
180 r/min转速振荡1h，取出后用去离子水洗涤，抽滤至滤液pH值6.5
‑
7.5，放入烘箱烘干，研磨过200目筛备用，获得醇改性生物炭；S2：取所述醇改性生物炭于锥形瓶中，按固液比1:10加入1 mol/L盐酸溶液，放入恒温振荡器以120
‑
180 r/min转速振荡1h，取出后用去离子水洗涤，抽滤直至滤液pH值6.5
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7.5，放入烘箱烘干，研磨过200目筛备用，获得醇酸改性生物炭；S3：取所述醇酸改性生物炭于锥形瓶中，按固液比1:10加入1 mol/L氢氧化钠溶液,放入恒温振荡器以120
‑
180 r/min转速振荡1h，取出后用去离子水洗涤，抽滤直至...

【专利技术属性】
技术研发人员：李敏，张然然，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：