一种重金属污染土壤的修复方法技术

本发明专利技术提供了一种重金属污染土壤的修复方法，所述修复方法包括以下步骤：(1)混合粉煤灰、钙源和碱液，得到混合料浆；(2)将步骤(1)所得混合料浆进行水热反应，得到土壤修复材料；(3)混合重金属污染土壤和步骤(2)所得土壤修复材料，放置处理后即可实现重金属污染土壤的修复。本发明专利技术提供的修复方法提升了重金属固化率，改善了土壤结构，同时简化了操作流程，降低了治理成本，符合循环经济原则。符合循环经济原则。

【技术实现步骤摘要】
一种重金属污染土壤的修复方法


[0001]本专利技术属于固废再利用的
，涉及一种土壤修复方法，尤其涉及一种重金属污染土壤的修复方法。

技术介绍

[0002]随着工业化进程的不断推进，不适当的工业和农业活动会不可避免地带来相应的环境问题，土壤重金属污染就是一个亟待解决的环境问题，其会对生物体和人类健康产生不利影响。此外，重金属还会影响土壤中微生物释放的酶活性。综上，重金属污染会导致农耕土壤质量的显著恶化。此外，从受污染的土壤中去除重金属并不容易，大多采取就地钝化和固定的方法。在中国，有近一千万公顷的农业土壤被重金属污染，由于土壤重金属含量与日俱增，每年约有1200万吨谷物变得不可食用。这个问题不仅仅在中国普遍存在，纵观国际，如何修复受重金属污染的土壤都是至关重要的环境问题。
[0003]CN104403675A公开了一种用于固定污染土壤中重金属元素的土壤修复剂及其制备和应用。所述土壤修复剂为固体粉粒状产品，由土壤重金属化学固定剂组分(A)、土壤重金属吸附剂组分(B)、土壤调理剂组分(C)均匀混合而成；按质量百分比计，土壤修复剂组成中土壤重金属化学固定剂(A)含量为20％
‑
80％，土壤重金属吸附剂(B)含量为10％
‑
20％，土壤调理剂(C)含量为10％
‑
60％。所述土壤修复剂可直接与被重金属元素污染的土壤相互均匀混合后放置，或将土壤修复剂分散或溶解于水中，再与被重金属元素污染土壤进行搅拌混合均匀后放置，即可使重金属元素得到固定，重金属固定率可达到95％以上，虽然该方法的重金属固化率较高，但是其需要将土壤修复剂与被重金属污染的土壤相互混匀，或将土壤修复剂分散或溶解于水中，再与被重金属元素污染土壤进行搅拌混合均匀后放置。这种处理方法属于异地固化，需要将污染土壤异地修复后再填埋回原地，生产和操作成本较高，不适合大规模使用，并且其并没有改善土壤结构，增强土壤肥力的功能。
[0004]CN110684539A公开了一种重金属污染土壤的调理剂，由以下质量份的原料组成：改性活性炭50
‑
60份、腐殖酸15
‑
24份、复合微生物菌剂4
‑
12份、硫化钠9
‑
15份、磷酸二氢钾12
‑
19份、硅藻土8
‑
20份、氧化钙6
‑
12份、改性沸石10
‑
20份、有机肥15
‑
20份；其中改性活性炭由活性炭对铁盐进行还原改性得到；其中改性沸石由天然沸石酸化热活化得到。所述专利技术虽然能够吸附固定土壤中的重金属，也能够改善土壤结构，但是其生产流程较为繁复，配料冗杂，成本较高。
[0005]由此可见，如何提供一种重金属污染土壤的修复方法，提升重金属固化率，改善土壤结构的同时简化操作流程，降低治理成本，符合循环经济原则，成为了目前本领域技术人员迫切需要解决的问题。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种重金属污染土壤的修复方法，所述修复方法提升了重金属固化率，改善了土壤结构，同时简化了操作流程，降低了治
理成本，符合循环经济原则。
[0007]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]本专利技术提供一种重金属污染土壤的修复方法，所述修复方法包括以下步骤：
[0009](1)混合粉煤灰、钙源和碱液，得到混合料浆；
[0010](2)将步骤(1)所得混合料浆进行水热反应，得到土壤修复材料；
[0011](3)混合重金属污染土壤和步骤(2)所得土壤修复材料，放置处理后即可实现重金属污染土壤的修复。
[0012]本专利技术中，粉煤灰作为一种廉价易得的工业废弃物，其中富含的中微量元素使其成为了中微量元素肥料的原料之一。此外，各种实验表明：通过对粉煤灰进行改性处理，可以活化粉煤灰分子结构，实现对重金属的吸附和同步固化，使其具有钝化土壤中重金属元素的能力。因此，将粉煤灰进行改性处理制成粉煤灰基土壤修复材料，符合循环经济原则，既可以缓解粉煤灰固废大量堆存的问题，又可以解决土壤重金属污染的问题，同时还能给土壤补充中微量元素并改善土壤结构，具有良好的应用前景。
[0013]优选地，步骤(1)所述混合的方式为先将粉煤灰和钙源进行混合，得到固体混合料，再将所得固体混合料溶于碱液中，得到混合料浆。
[0014]本专利技术通过将粉煤灰与钙源混合后溶于碱液，再通过水热反应实现定向反应，将粉煤灰高效活化，制得土壤修复材料，产品品质高，吸附和固化重金属能力强，适用于绝大多数土壤，且工艺简单，可操作性强，具有良好的应用前景。
[0015]优选地，所述碱液与固体混合料的液固比为(5
‑
40)mL/g，例如可以是5mL/g、10mL/g、15mL/g、20mL/g、25mL/g、30mL/g、35mL/g或40mL/g，优选为(10
‑
25)mL/g，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0016]本专利技术中，所述碱液与固体混合料的液固比是制备土壤修复材料时一个关键因素。当液固比低于5mL/g时，混合料与碱液的混合物难以混合均匀，且活化反应难以进行；当液固比高于40mL/g时，则会造成不必要的能耗。
[0017]优选地，步骤(1)所述粉煤灰包括以二氧化硅为主要成分的工业废渣。
[0018]本专利技术中，所述工业废渣中二氧化硅的占比为25
‑
90wt％，例如可以是25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％、65wt％、70wt％、75wt％、80wt％、85wt％或90wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0019]优选地，步骤(1)所述钙源包括以氧化钙为主要成分的工业原料或废渣。
[0020]本专利技术中，所述工业原料或废渣中氧化钙的占比为25
‑
90wt％，例如可以是25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％、65wt％、70wt％、75wt％、80wt％、85wt％或90wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0021]优选地，步骤(1)所述碱液包括氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液。
[0022]优选地，步骤(1)所述钙源中的氧化钙与粉煤灰中的二氧化硅满足摩尔比为(0.4
‑
1.4):1，例如可以是0.4:1、0.6:1、0.8:1、1:1、1.2:1或1.4:1，优选为(0.5
‑
0.9):1，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0023]本专利技术中，当氧化钙与二氧化硅满足摩尔比为(0.4
‑
1.4):1时，粉煤灰结构可得到更为有效的活化，当摩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重金属污染土壤的修复方法，其特征在于，所述修复方法包括以下步骤：(1)混合粉煤灰、钙源和碱液，得到混合料浆；(2)将步骤(1)所得混合料浆进行水热反应，得到土壤修复材料；(3)混合重金属污染土壤和步骤(2)所得土壤修复材料，放置处理后即可实现重金属污染土壤的修复。2.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，步骤(1)所述混合的方式为先将粉煤灰和钙源进行混合，得到固体混合料，再将所得固体混合料溶于碱液中，得到混合料浆；优选地，所述碱液与固体混合料的液固比为(5
‑
40)mL/g，优选为(10
‑
25)mL/g。3.根据权利要求1或2所述的修复方法，其特征在于，步骤(1)所述粉煤灰包括以二氧化硅为主要成分的工业废渣；优选地，步骤(1)所述钙源包括以氧化钙为主要成分的工业原料或废渣；优选地，步骤(1)所述碱液包括氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液。4.根据权利要求3所述的修复方法，其特征在于，步骤(1)所述钙源中的氧化钙与粉煤灰中的二氧化硅满足摩尔比为(0.4
‑
1.4):1，优选为(0.5
‑
0.9):1；优选地，步骤(1)所述碱液中氢氧化钠和/或氢氧化钾的浓度为0.05
‑
2.5mol/L，优选为0.1
‑
1mol/L。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的修复方法，其特征在于，步骤(2)所述水热反应的温度为100
‑
250℃，优选为160
‑
200℃；优选地，步骤(2)所述水热反应的时间为0.5
‑
30h，优选为1
‑
6h。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的修复方法，其特征在于，步骤(2)所述水热反应之后还包括依次进行的固液分离，洗涤...

【专利技术属性】
技术研发人员：马淑花，欧彦君，王晓辉，侯轩，王月娇，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：