汞汙染土壤修復劑及其應用的製作方法
2023-10-18 04:45:34 1
本發明涉及一種特別針對汞汙染土壤的修復的修復劑及利用該汞汙染土壤修復劑修復尤其是汞汙染土壤的方法。
背景技術：
汞為銀白色金屬，常溫下為液態，是電池、採礦等行業常用的重金屬之一。食物鏈對汞有極強的富集能力，其含量可在生物體內進行累積，且汞易被皮膚、呼吸及消化道吸收。血液與組織中的汞可與蛋白質及酶系統中的巰基結合，抑制其功能，甚至使其失活，能夠破壞中樞神經組織及口、黏膜和牙齒。
現有技術中，汞汙染土壤的處理方法主要有客土法、固化/穩定化法、水洗法、熱解析法及生物修復法等。其中目前最常用的方法是固化/穩定化法，該法是通過向土壤中添加土壤修復劑，改變土壤中重金屬汞的存在形態，降低其溶解性、遷移性及生物可利用性，使其固定，從而減小其毒性及對生態環境的影響。
申請號為201410255445.4的中國發明專利申請公開了一種針對重金屬汙染土壤的固化穩定修復藥劑，該修復劑由石膏、氧化鎂、硅藻土組成，主要針對鎘、鋅、銅、鉛、汞等多種重金屬複合汙染的土壤，根據該專利的報導，其修復藥劑對於汞的去除效果較好，然而，該修復劑中要氧化鎂的比例要達到75％左右，導致修復藥劑的成本較高，經濟性較差。申請號為201510294302.9的中國發明專利申請公開了一種汞汙染土壤固化穩定化方法，該方法主要包括氯鹽添加工序、ph調整工序、混合工序、添加激活劑工序、消化成型工序及破碎處理工序，該處理方法可以對不同汙染程度的汞汙染土壤進行固化穩定化，也可以協同固化穩定化汙染土壤的其他重金屬，但使用該方法工序較多，工藝較複雜，成本較高，經濟性也較差。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種既高效又經濟的汞汙染土壤修復劑。
本發明同時還提供一種高效經濟的汞汙染土壤的修複方法。
本發明為解決上述問題，採取的技術方案如下：
一種汞汙染土壤修復劑，按重量份計，該土壤修復劑的原料配方包括石膏30～70份和電石渣30～50份，所述電石渣的含水率為10％～20％。
根據本發明的一個優選方面，所述的石膏與電石渣的重量比為1.5～1：1。
優選地，所述石膏為溼式石灰石/石膏法脫硫工藝中產生的副產物。
優選地，所述電石渣為來自電石水解獲取乙炔氣產生的廢渣。
優選地，本發明採用的所述電石渣的含水率為13％～18％。
優選地，汞汙染土壤修復劑的製備方法包括將所述原料按配方混勻，依次經保溫養護和研磨過篩得到顆粒狀土壤修復劑，其中保溫養護在40～60℃下進行1～2天(d)。
優選地，汞汙染土壤修復劑的粒徑小於等於100目。
根據本發明，所述土壤修復劑中優選汞含量小於等於10ppb，砷含量小於等於1ppm；鎘含量小於等於10ppb；鉛含量小於等於2ppm；鉻含量小於等於10ppm。
本發明還涉及本發明上述的汞汙染土壤修復劑在修復汞汙染土壤中的應用即本發明提供一種汞汙染土壤的修複方法。
本發明的汞汙染土壤修復劑具有一定的調節ph作用，為此，其能夠也適於酸性且為汞汙染的土壤的修復。
進一步地，應用汞汙染土壤修復劑修復土壤的方法(或土壤修複方法)包括將汞汙染土壤修復劑與汞汙染土壤混合，通過加入水控制含水率為20％～40％，養護。
進一步地，優選養護時間為3～10天(d)。更優選地，養護時間為5～8天(d)。
進一步地，向土壤中添加的水可以為自來水或附近地表水。
進一步地，汞汙染土壤修復劑的投加質量為所述汞汙染土壤質量的2％～10％。
本發明所述的「含水率」是指水在含有其的物質中的質量百分比。
與現有技術相比，本發明的有益效果如下：
在大量實驗研究中發明人意外發現，將電石渣與石膏按特定比例組合而成的修復劑在合適的條件下對於汞汙染土壤修復的修復效果非常好。同時，作為本發明土壤修復劑的原料可以採用廢棄資源，其中石膏可以直接採用工業廢棄物脫硫石膏，電石渣可以採用來自電石水解獲取乙炔氣產生的廢渣，如此與現有可以達到等同效果的汞汙染土壤修復劑相比，本發明的修復劑具有明顯的成本優勢，且同時還實現了固體廢物資源化利用，減小了對環境的壓力，是一種既高效又經濟的汞汙染土壤修復劑。
具體實施方式
電石渣曾在某些文獻中被報導用於重金屬汙染土壤的修復，但是在這些專利中，電石渣的作用機理與本發明顯著不同。本發明中經研究發現，之所以將石膏與電石渣組合後可以獲得非常好的固定汞的效果很可能是由於石膏尤其是工業廢棄物脫硫石膏與電石渣在一定量水的存在下反應放出的大量熱量將原材料中含有的基團激活(例如二氧化矽、三氧化二鋁、氧化鎂等)，從而提高了對重金屬的固化穩定化作用。同時該修復劑還被發現對土壤團粒體的形成具有一定的促進作用，能夠進一步降低汞的遷移性。且該修復劑在固化穩定化汙染土壤中重金屬的同時，對酸性土壤具有一定的調節作用。
以下結合具體的實施例對本發明做進一步詳細的說明，實施例中未註明的條件為本領域常規的條件。在述及物質的用量或添加量或含量時，除非特別說明，均指重量。
實施例1甘肅某地汙染土壤修復
通過玻璃電極法(ny/t1121.2-2006)和原子螢光法(hj702-2014)對ph值和硫酸硝酸法(hj/t299-2007)浸出汞毒性進行測試分析。
取石膏60份，電石渣(含水率15％)40份，混合均勻，保溫養護1d，研磨篩分，過100目篩，得到顆粒狀汞汙染土壤修復劑。該土壤修復劑中經檢測汞含量為0.3ppb，砷含量為0.01ppm；鎘含量為0.5ppb；鉛含量為0.2ppm；鉻含量為0.7ppm。
按3％添加量將汞汙染土壤修復劑添加至汞汙染土壤中，加水至含水率為30％，在該條件下靜置養護5d。修復前後對土壤的ph值和汞的浸出濃度進行檢測，檢測結果如下表1。修復後汙染土壤中汞的浸出濃度降低至0.105ug/l，遠低於《地下水質量標準(gb/t14848-1993)》中的iii類標準。汞的固化率為約99.8％。
表1土壤修復前後檢測數據
單位：ug/l
實施例2甘肅某河道汙染底泥修復
通過玻璃電極法(ny/t1121.2-2006)和原子螢光法(hj702-2014)對ph值和硫酸硝酸法(hj/t299-2007)浸出汞毒性進行測試分析。
取石膏50份，電石渣(含水率20％)50份，混合均勻，保溫養護1d，研磨篩分，過100目篩，得到顆粒狀汞汙染土壤修復劑。
按6％添加量將得到的顆粒狀汞汙染土壤修復劑添加至河道汙染底泥中，加水控制含水率為30％，在該條件下靜置養護7d。修復前後對底泥的ph值和汞的浸出濃度進行檢測，檢測結果如下表2。修復後底泥中汞的浸出濃度降低至0.86ug/l，遠低於《地下水質量標準(gb/t14848-1993)》中的iii類標準。汞的固化率為約96.7％。且修復後底泥ph值接近中性，改善了底泥性質。
表2底泥修復前後檢測數據
單位：ug/l
對比例1
本例的汞汙染土壤修復劑基本同實施例1，不同的是所採用的電石渣的含水率為40％。
按3％添加量將汞汙染土壤修復劑添加至汞汙染土壤(同實施例1)中，加水至含水率為30％，在該條件下靜置養護5d。修復前後對土壤的ph值和汞的浸出濃度進行檢測，檢測結果如下表3。修復後汙染土壤中汞的浸出濃度降低至3.07ug/l，汞的固化率為約95.6％。該例表明當電石渣中含水率過高時，藥劑混合後產生的熱量主要用於藥劑中水分蒸發，不能充分激活表面官能團，修復效果較差。
表3土壤修復前後檢測數據
單位：ug/l
對比例2
本例的汞汙染土壤修復劑基本同實施例1，不同的是所採用的電石渣的含水率為5％。
按3％添加量將汞汙染土壤修復劑添加至汞汙染土壤(同實施例1)中，加水至含水率為30％，在該條件下靜置養護5d。修復前後對土壤的ph值和汞的浸出濃度進行檢測，檢測結果如下表4。修復後汙染土壤中汞的浸出濃度降低至3.46ug/l，汞的固化率為約86.8％。該例表明當電石渣中含水率過低時，反應產生的熱量太低，不能完全激活官能團，修復效果較差。
表4土壤修復前後檢測數據
單位：ug/l
對比例3
本例的汞汙染土壤修復劑同實施例1。
按3％添加量將汞汙染土壤修復劑添加至汞汙染土壤(同實施例1)中，加水至含水率為10％，在該條件下靜置養護5d。修復前後對土壤的ph值和汞的浸出濃度進行檢測，檢測結果如下表5。修復後汙染土壤中汞的浸出濃度降低至9.87ug/l，汞的固化率為85.7％。該例表明當養護時的水過少時，修復反應不完全，修復效果較差。
表5土壤修復前後檢測數據
單位：ug/l
實施例3甘肅某地汙染土壤修復
通過玻璃電極法(ny/t1121.2-2006)和原子螢光法(hj702-2014)對ph值和硫酸硝酸法(hj/t299-2007)浸出汞毒性進行測試分析。
取石膏70份，電石渣(含水率20％)30份，混合均勻，保溫養護1d，研磨篩分，過100目篩，得到顆粒狀汞汙染土壤修復劑。
按3％添加量將汞汙染土壤修復劑添加至汞汙染土壤中，加水至含水率為30％，在該條件下靜置養護5d。修復前後對土壤的ph值和汞的浸出濃度進行檢測，檢測結果如下表6。修復後汙染土壤中汞的浸出濃度降低至0.321ug/l，遠低於《地下水質量標準(gb/t14848-1993)》中的iii類標準。汞的固化率為約99.5％。
表6土壤修復前後檢測數據
單位：ug/l
對比例4
通過玻璃電極法(ny/t1121.2-2006)和原子螢光法(hj702-2014)對ph值和硫酸硝酸法(hj/t299-2007)浸出汞毒性進行測試分析。
取石膏80份，電石渣(含水率20％)20份，混合均勻，保溫養護1d，研磨篩分，過100目篩，得到顆粒狀汞汙染土壤修復劑。
按3％添加量將汞汙染土壤修復劑添加至汞汙染土壤(同實施例1)中，加水至含水率為30％，在該條件下靜置養護5d。修復前後對土壤的ph值和汞的浸出濃度進行檢測，檢測結果如下表7。修復後汙染土壤中汞的浸出濃度降低至13.8ug/l。汞的固化率為80.1％。
表7土壤修復前後檢測數據
單位：ug/l