一種鈍化修復鎘汙染火山堰塞湖底泥的方法
2024-04-07 07:30:05 5
專利名稱：一種鈍化修復鎘汙染火山堰塞湖底泥的方法
技術領域：
本發明涉及鈍化修復鎘汙染湖底泥的方法的領域。
背景技術：
對湖泊底泥進行資源化利用是當前科研的發展方向，將其進行「肥料化」利用更因符合「資源可持續發展」而成為當前科研的熱點。但由於當前我國湖泊普遍存在鎘超標的現象，施用鎘超標的底泥會對作物產生毒害症狀如生長緩慢、植株矮小、萎縮及產量嚴重下降等，而且過量的鎘會在作物體內殘留，危害人類健康，如果得不到很好的處理，可能對環境造成二次汙染。當前在修復底泥中鎘汙染的各種技術中，鈍化修復技術以其簡便、快速和效果好等優點而受到越來越多的重視，一些新材料開始被用於底泥中鎘汙染鈍化修復研究中，它們都在較低的投加水平下取得了一定程度的修復效果。針對不同類型的湖泊底泥使用相同的鈍化劑一般較難達到修復要求，而且需要多種鈍化劑聯合使用才能得到較好的 解決方法。現有的鈍化方法中，鈍化操作複雜，在不改變底泥的理化性質的前提下的修復效率不高，固定率僅能達到109Γ20%，不能滿足「肥料化」的二次利用的需求。
發明內容
本發明是要解決現有的鈍化方法中，鈍化操作複雜，在不改變底泥的理化性質的前提下的修復效率不高的技術問題，而提供了一種鈍化修復鎘汙染火山堰塞湖底泥的方法。一種鈍化修復鎘汙染火山堰塞湖底泥的方法，具體是按以下步驟完成的一、將火山堰塞湖底泥自然風乾，然後，過篩至粒徑不大於2_，得到火山堰塞湖底泥顆粒；二、取五大連池火山石，粉碎，然後，過篩至粒徑不大於80目，得到五大連池火山石顆粒；三、將步驟一得到的火山堰塞湖底泥顆粒和步驟二得到的五大連池火山石顆粒進行混合，得到混合物，向混合物中加入濃度為O. 001mol/L"0. lmol/L的NaNO3水溶液，在200C 30°C的溫度的條件下，在20kHz 35kHz的超聲頻率下超聲2h 5h後，靜置20h 30h，以1000r/min 2000r/min的轉速離心2min IOmin,過濾,得到固體，即完成了鈍化修復鎘汙染火山堰塞湖底泥；其中，步驟一得到的火山堰塞湖底泥顆粒與步驟二得到的五大連池火山石顆粒的質量比為I : (O. 005、. 03)，NaNO3水溶液的體積與步驟一得到的火山堰塞湖底泥顆粒的質量的比為(5mL 15mL) :lg。本發明的優點一種鈍化修復鎘汙染火山堰塞湖底泥的方法，具有以下優點一、本發明提供的一種鈍化修復鎘汙染火山堰塞湖底泥的方法，過程簡單，易於操作，成本低，節能環保；二、本發明提供的一種鈍化修復鎘汙染火山堰塞湖底泥的方法，採用的是五大連池火山石固定鈍化鎘汙染火山堰塞湖底泥中的可提取態的鎘，由於五大連池火山石一方面具有巨大的比表面積和豐富的空隙，其特殊的結構決定了其具有較強的吸附作用和離子交換能力，另一方面，五大連池火山石具有強鹼性，可以降低火山堰塞湖底泥的酸度，增加火山堰塞湖底泥的pH值,而底泥中鎘的吸附量隨底泥pH值的增加而減少,使得五大連池火山石能夠有效的降低底泥中鎘的活性；三、本發明提供的一種鈍化修復鎘汙染火山堰塞湖底泥的方法，在不改變底泥的理化性質的前提下，對鎘汙染火山堰塞湖底泥中鎘的固定率達到了 48%以上，可以實現火山堰塞湖底泥「肥料化」的二次利用。
具體實施方式
具體實施方式
一一種鈍化修復鎘汙染火山堰塞湖底泥的方法，具體是按以下步驟完成的一、將火山堰塞湖底泥自然風乾，然後，過篩至粒徑不大於2mm，得到火山堰塞湖底泥顆粒；二、取五大連池火山石，粉碎，然後，過篩至粒徑不大於80目，得到五大連池火山石顆粒；三、將步驟一得到的火山堰塞湖底泥顆粒和步驟二得到的五大連池火山石顆粒進行混合，得到混合物，向混合物中加入濃度為O. 001mol/L"0. lmol/L的NaNO3水溶液，在200C 30°C的溫度的條件下，在20kHz 35kHz的超聲頻率下超聲2h 5h後，靜置20h 30h，以1000r/min 2000r/min的轉速離心2min"l0min,過濾,得到固體，即完成了鈍化修復鎘汙染火山堰塞湖底泥；其中，步驟一得到的火山堰塞湖底泥顆粒與步驟二得到的五大連池火山石顆粒的質量比為I : (O. 005、. 03)，NaNO3水溶液的體積與步驟一得到的火山堰塞湖底泥顆粒的質量的比為(5mL 15mL) :lg。本實施方式提供的一種鈍化修復鎘汙染火山堰塞湖底泥的方法，當火山堰塞湖底泥的PH值大於10時，由於強鹼性，火山堰塞湖底泥的理化性質發生了根本的改變，不適合「肥料化」的二次利用。本實施方式提供的一種鈍化修復鎘汙染火山堰塞湖底泥的方法，具有以下優點一、過程簡單，易於操作，成本低，節能環保；二、採用的是五大連池火山石固定鈍化鎘汙染火山堰塞湖底泥中的可提取態的鎘，由於五大連池火山石一方面具有巨大的比表面積和豐富的空隙，其特殊的結構決定了其具有較強的吸附作用和離子交換能力，另一方面，五大連池火山石具有強鹼性，可以降低火山堰塞湖底泥的酸度，增加火山堰塞湖底泥的PH值，而底泥中鎘的吸附量隨底泥PH值的增加而減少，使得五大連池火山石能夠有效的降低底泥中鎘的活性；三、在不改變底泥的理化性質的前提下，對鎘汙染火山堰塞湖底泥中鎘的固定率(火山石對鎘的固定率=(Ctl-C1 )/CQX 100%)，其中C。為未添加火山石時溶液中鎘的含量；C1為加入火山石後溶液中鎘的含量)達到了 48%以上，可以實現火山堰塞湖底泥「肥料化」的二次利用。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一的不同點在於所述的步驟三中的溫度條件為23°C 27°C。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一或二的不同點在於所述的步驟三中的溫度條件為25°C。其它與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一至三之一的不同點在於所述的步驟三中的步驟一得到的火山堰塞湖底泥顆粒與步驟二得到的五大連池火山石顆粒的質量比為I :0. 01。其它與具體實施方式
一至三相同。採用下述試驗驗證本發明效果試驗一一種鈍化修復鎘汙染火山堰塞湖底泥的方法，具體是按以下步驟完成的一、將鎘汙染火山堰塞湖底泥自然風乾，然後，過篩至粒徑不大於2_，得到火山堰塞湖底泥顆粒；二、取五大連池火山石，粉碎，然後，過篩至粒徑不大於80目，得到五大連池火山石顆粒；三、將步驟一得到的火山堰塞湖底泥顆粒和步驟二得到的五大連池火山石顆粒進 行混合，得到混合物，向混合物中加入濃度為O. 01mol/L的NaNO3水溶液，在25°C的溫度的條件下，在28kHz的超聲頻率下超聲3h後,靜置24h,以1500r/min的轉速離心5min,過濾，得到鈍化修復鎘汙染火山堰塞湖底泥；其中，步驟一得到的火山堰塞湖底泥顆粒與步驟二得到的五大連池火山石顆粒的質量比為I :0. 005，NaN03水溶液的體積與步驟一得到的火山堰塞湖底泥顆粒的質量的比為IOmL :lg。另取鎘汙染火山堰塞湖底泥自然風乾，過篩至粒徑不大於2_，得到火山堰塞湖底泥顆粒，向火山堰塞湖底泥顆粒中加入濃度為O. O lmol/L的NaNO3水溶液10mL，在25 °C的溫度的條件下，在28kHz的超聲頻率下超聲3h後，靜置24h，以1500r/min的轉速離心5min，過濾，得到未鈍化的火山堰塞湖底泥。對未鈍化的火山堰塞湖底泥進行pH值測量，得未鈍化的火山堰塞湖底泥的pH值為 6. 15。將試驗一中步驟三經過濾後所得到的上清液，採用石墨爐原子吸收法測定上清液中鎘的濃度，來計算鎘的固定率，可以得到，當步驟一得到的火山堰塞湖底泥顆粒與步驟二得到的五大連池火山石顆粒的質量比為I :0. 005時，經鈍化修復鎘汙染火山堰塞湖底泥對鎘的固定率為48%，此時，火山堰塞湖底泥的pH值由鈍化前的6. 15增加到鈍化後的7. 30，火山堰塞湖底泥的理化性質沒有發生改變，此pH值下的火山堰塞湖底泥適合「肥料化」的二次利用。試驗二 一種鈍化修復鎘汙染火山堰塞湖底泥的方法，具體是按以下步驟完成的一、將火山堰塞湖底泥自然風乾，然後，過篩至粒徑不大於2mm，得到火山堰塞湖底泥顆粒；二、取五大連池火山石，粉碎，然後，過篩至粒徑不大於80目，得到五大連池火山石顆粒；三、將步驟一得到的火山堰塞湖底泥顆粒和步驟二得到的五大連池火山石顆粒進行混合，得到混合物，向混合物中加入濃度為O. 01mol/L的NaNO3水溶液，在25°C的溫度的條件下，在28kHz的超聲頻率下超聲3h後,靜置24h,以1500r/min的轉速離心5min,過濾，得到固體，即完成了鈍化修復鎘汙染火山堰塞湖底泥；其中，步驟一得到的火山堰塞湖底泥顆粒與步驟二得到的五大連池火山石顆粒的質量比為I :0. 01，NaNO3水溶液的體積與步驟一得到的火山堰塞湖底泥顆粒的質量的比為IOmL :lg。將試驗二中步驟三經過濾後所得到的上清液，採用石墨爐原子吸收法測定上清液中鎘的濃度，來計算鎘的固定率，可以得到，當步驟一得到的火山堰塞湖底泥顆粒與步驟二得到的五大連池火山石顆粒的質量比為1:0.01時，經鈍化修復鎘汙染火山堰塞湖底泥對鎘的固定率為83%，此時，火山堰塞湖底泥的pH值由鈍化前的6. 15增加到鈍化後的7. 86，火山堰塞湖底泥的理化性質沒有發生改變，此PH值下的火山堰塞湖底泥適合「肥料化」的二次利用。試驗三一種鈍化修復鎘汙染火山堰塞湖底泥的方法，具體是按以下步驟完成的一、將火山堰塞湖底泥自然風乾，然後，過篩至粒徑不大於2mm，得到火山堰塞湖底泥顆粒；
二、取五大連池火山石，粉碎，然後，過篩至粒徑不大於80目，得到五大連池火山石顆粒；三、將步驟一得到的火山堰塞湖底泥顆粒和步驟二得到的五大連池火山石顆粒進行混合，得到混合物，向混合物中加入濃度為O. 01mol/L的NaNO3水溶液，在25°C的溫度的條件下，在28kHz的超聲頻率下超聲3h後,靜置24h,以1500r/min的轉速離心5min,過濾，得到固體，即完成了鈍化修復鎘汙染火山堰塞湖底泥；其中，步驟一得到的火山堰塞湖底泥顆粒與步驟二得到的五大連池火山石顆粒的質量比為I :0. 03，NaNO3水溶液的體積與步驟一得到的火山堰塞湖底泥顆粒的質量的比為IOmL :lg。將試驗三中步驟三經過濾後所得到的上清液，採用石墨爐原子吸收法測定上清液中鎘的濃度，來計算鎘的固定率，可以得到，當步驟一得到的火山堰塞湖底泥顆粒與步驟二得到的五大連池火山石顆粒的質量比為I :0. 03時，經鈍化修復鎘汙染火山堰塞湖底泥對鎘的固定率為92%，此時，火山堰塞湖底泥的pH值由鈍化前的6. 15增加到鈍化後的9. 07，pH值較高，使火山堰塞湖底泥的理化性質產生了小的改變，此pH值對於火山堰塞湖底泥的「肥料化」的二次利用來說偏高。試驗四一種鈍化修復鎘汙染火山堰塞湖底泥的方法，具體是按以下步驟完成的一、將火山堰塞湖底泥自然風乾，然後，過篩至粒徑不大於2_，得到火山堰塞湖底泥顆粒；二、取五大連池火山石，粉碎，然後，過篩至粒徑不大於80目，得到五大連池火山石顆粒；三、將步驟一得到的火山堰塞湖底泥顆粒和步驟二得到的五大連池火山石顆粒進行混合，得到混合物，向混合物中加入濃度為O. 01mol/L的NaNO3水溶液，在25°C的溫度的條件下，在28kHz的超聲頻率下超聲3h後,靜置24h,以1500r/min的轉速離心5min,過濾，得到固體，即完成了鈍化修復鎘汙染火山堰塞湖底泥；其中，步驟一得到的火山堰塞湖底泥顆粒與步驟二得到的五大連池火山石顆粒的質量比為I :0. 05，NaNO3水溶液的體積與步驟一得到的火山堰塞湖底泥顆粒的質量的比為IOmL :lg。將試驗四中步驟三經過濾後所得到的上清液，採用石墨爐原子吸收法測定上清液中鎘的濃度，來計算鎘的固定率，可以得到，當步驟一得到的火山堰塞湖底泥顆粒與步驟二得到的五大連池火山石顆粒的質量比為I :0. 05時，經鈍化修復鎘汙染火山堰塞湖底泥對 鎘的固定率為100%。但是，此時的火山堰塞湖底泥的pH值超過10，火山堰塞湖底泥的理化性質發生了根本的改變，此PH值使得火山堰塞湖底泥不適合「肥料化」的二次利用。
權利要求
1.一種鈍化修復鎘汙染火山堰塞湖底泥的方法，其特徵在於鈍化修復鎘汙染火山堰塞湖底泥的方法，具體是按以下步驟完成的 一、將火山堰塞湖底泥自然風乾，然後，過篩至粒徑不大於2mm，得到火山堰塞湖底泥顆粒; 二、取五大連池火山石，粉碎，然後，過篩至粒徑不大於80目，得到五大連池火山石顆粒; 三、將步驟一得到的火山堰塞湖底泥顆粒和步驟二得到的五大連池火山石顆粒進 行混合，得到混合物，向混合物中加入濃度為O. 001mol/L"0. lmol/L的NaNO3水溶液，在 200C 30°C的溫度的條件下，在20kHz 35kHz的超聲頻率下超聲2h 5h後，靜置20h 30h，以1000r/min 2000r/min的轉速離心2min"l0min,過濾,得到固體，即完成了鈍化修復鎘汙染火山堰塞湖底泥；其中，步驟一得到的火山堰塞湖底泥顆粒與步驟二得到的五大連池火山石顆粒的質量比為I : (O. 005、. 03)，NaNO3水溶液的體積與步驟一得到的火山堰塞湖底泥顆粒的質量的比為(5mL 15mL) :lg。
2.根據權利要求I所述的一種鈍化修復鎘汙染火山堰塞湖底泥的方法，其特徵在於所述的步驟三中的溫度條件為23°C 27V。
3.根據權利要求I或2所述的一種鈍化修復鎘汙染火山堰塞湖底泥的方法，其特徵在於所述的步驟三中的溫度條件為25°C。
4.根據權利要求I或2所述的一種鈍化修復鎘汙染火山堰塞湖底泥的方法，其特徵在於所述的步驟三中的步驟一得到的火山堰塞湖底泥顆粒與步驟二得到的五大連池火山石顆粒的質量比為I :0. 01。
全文摘要
一種鈍化修復鎘汙染火山堰塞湖底泥的方法，涉及鈍化修復鎘汙染湖底泥的方法的領域。本發明是要解決現有的鈍化方法中，鈍化操作複雜，在不改變底泥的理化性質的前提下的修復效率不高的技術問題。一種鈍化修復鎘汙染火山堰塞湖底泥的方法一、製備火山堰塞湖底泥顆粒，二、製備五大連池火山石顆粒，三、利用五大連池火山石顆粒對火山堰塞湖底泥顆粒進行鈍化修復。本發明提供的一種鈍化修復鎘汙染火山堰塞湖底泥的方法，操作簡單，使火山堰塞湖底泥對鎘的固定率達到了48%以上。本發明應用於湖泊底泥資源化的領域。
文檔編號C02F11/00GK102849911SQ20121039733
公開日2013年1月2日 申請日期2012年10月18日 優先權日2012年10月18日
發明者曾穎, 謝振華, 楊臣, 李博, 李月興, 魏曉雪 申請人:黑龍江省科學院火山與礦泉研究所