一種用於治理土壤砷汙染的組合物及其使用方法
2023-06-18 04:35:36
專利名稱：一種用於治理土壤砷汙染的組合物及其使用方法
技術領域：
本發明屬於土壤砷汙染治理領域，具體而言，本發明涉及一種用於治理土壤砷汙染的組合物及其使用方法。
背景技術：
砷的化合物具有致癌、致畸、致突變等性質。砷中毒是以皮膚為主的全身性疾病， 它可以危害人體的皮膚、呼吸、消化、泌尿、心血管、神經、造血系統等。由於砷汙染地下水的開採、含砷農藥化肥的使用、金屬冶煉以及礦山開採導致我國大量土地出現嚴重的砷汙染。 土壤環境中的砷通過食物、飲用水和呼吸進入人體，超過限量會引起人體砷中毒。近年來我國湖南、廣西、雲南等地，均出現過砷汙染和砷中毒事件，土壤砷汙染問題已成為我國重要的環境問題之一。目前，砷汙染土壤的治理已成為各國的研究熱點問題。而對砷汙染土壤中的砷進行穩定化處理是治理土壤砷汙染的有效技術手段之一。申請號為200510136982. 8的專利公開了一種用於處理砷汙染土壤的方法，能夠使砷化合物(有機形式或者三價或五價無機形式)不溶解，由此使它們的浸出程度低於環境標準值。所述方法為砷汙染土壤在200-700°C下加熱，然後加熱後的土壤再與鈣化合物和水混合，達到固定土壤砷的目的。該方法需要將汙染土壤加熱到200-700°C，能耗太高，大大增加治理的成本。申請號為200910272496. 7的專利公開了一種適用於固定土壤中的砷的化學固定材料及其用途，該發明製備的化學固定材料能夠有效對砷汙染土壤、砷汙染的沉積物及砷汙染的尾礦等進行砷的固定處理，降低其生物有效性，抑制農作物對砷的吸收和積累。但是該發明以納米銳態型二氧化鈦、納米金紅石型二氧化鈦、零價鐵粉為固體材料，製備比較複雜，原料成本較高，不適合大面積的推廣應用。申請號為201010204184. 5的專利公開了一種治理砷汙染土壤的方法，該方法是向砷汙染土壤中加入鐵鹽溶液，使得鐵鹽溶液與砷反應，形成鐵的砷酸鹽!^AsO3或!^eAsO4, 從而達到固定土壤砷的目的。但是鐵鹽溶液在使用上不夠方便，其對農田土壤理化性質及農作物的生長也會造成不良的影響。因此，有必要提供一種克服現有技術不足的、新型的治理土壤砷汙染的組合物。
發明內容
本發明的目的旨在提供一種環境友好，費用低，不影響耕地生產而且能夠促進作物生長的化學穩定化方法，使砷汙染的農田土壤中生長出安全的農產品，從而實現恢復汙染土地的生態功能的目標。因此，第一方面，本發明提供了一種用於治理土壤砷汙染的組合物，所述組合物包含以下各成份PH值調節劑；
鋁氧化物單質鐵；金屬硫化物。在第一方面的組合物中，所述pH值調節劑可以為碳酸鈣、氫氧化鈣及氧化鈣中的一種或多種。在第一方面的組合物中，所述鋁氧化物可以為赤泥、鋁土礦渣、煤矸石及粉煤灰中的一種或多種。在第一方面的組合物中，所述單質鐵包括鐵屑。在第一方面的組合物中，所述金屬硫化物可以為硫化鈉、硫化鈣、多硫化鈣中的一種或多種。多硫化鈣是一類統稱，分子式為CaSx，χ以5為常見。在第一方面的組合物中，各成份的重量百分比含量為pH 值調節劑 20%-30%;鋁氧化物10%-40%;單質鐵10%-40%;金屬硫化物 15%-30%。在第一方面的組合物中，還可以包含有機肥。在包含有機肥的實施方案中，各成份的重量百分比含量為PH值調節劑20%-30%
鋁氧化物10%-40%
單質鐵10%-40%
金屬硫化物15%-30%
有機肥5% -15%。在一個實施方案中，所述組合物可以通過將各成份粉碎後均勻混合製備而成。在一個實施方案中，各成份的細度為80-100目。第二方面，本發明提供了一種用於治理土壤砷汙染的組合物的使用方法，包括下述步驟(1)將所述組合物均勻地撒到砷汙染土壤的表面上；(2)使所述組合物與砷汙染土壤均勻混合；(3)將水噴灑到混合有所述組合物的砷汙染土壤中並均勻混合。在本發明的方法中，步驟(1)中的組合物的用量為砷汙染土壤的重量的 0. 5% _4%，其中砷汙染土壤的重量是由砷汙染土壤的體積乘以砷汙染土壤的容重計算得到的。在本發明的方法中，步驟(3)中的水的用量為使得土壤的含水率為30% -40%的量。在本發明的方法中，當所述組合物在農田使用時，步驟(2)和步驟(3)中的均勻混合是通過使用農業機械將砷汙染土壤翻耕實現的。第三方面，本發明提供了本發明所述的組合物在治理農田土壤砷汙染、工業場地土壤砷汙染和尾礦砷汙染中的用途。本發明的組合物主要是利用各種成份的不同功效，通過它們的協同作用，來達到穩定土壤砷的作用。具體而言，pH值調節劑不僅可以提高土壤的pH值，使得土壤表面負電荷增加，從而使得土壤對重金屬的親和性增加，而且對重金屬也有一定的鈍化作用，其鈣鹽可以與砷生成穩定的砷酸鈣。由於鋁氧化物含有表面活性位點，因此土壤中的砷可以與鋁氧化物結合，使重金屬被固定，從而形成難以被植物所吸收利用的鋁氧化物結合態砷。換言之，砷在土壤中的移動性受到鋁氧化物的控制。因此，砷進入鋁氧化物晶格是固化/穩定化砷的另一條重要途徑。赤泥、鋁土礦渣、煤矸石及粉煤灰等工業材料中，都含有一定量的鋁氧化物，因此， 在實際應用中，可以採用上述工業材料作為本發明提出的組合物中的組分。具體而言，例如，鋁土礦是一種以氧化鋁為主要組成的礦石，鋁土礦浮選尾礦渣是鋁土礦制鋁浮選過程中產生的殘渣，含有一定量的鋁氧化物，具有良好的吸附和穩固砷的作用。例如，赤泥是制鋁工業提取氧化鋁時排出的廢渣，赤泥的鋁氧化物重量百分含量為15% -20%。含鐵物質進入土壤後，通過吸附作用或共沉澱穩定化土壤中的砷，土壤中的 AsO43-和AsO:容易與佝生成難溶的沉澱化合物，這是鐵粉穩定砷的主要機理。硫化鈣、多硫化鈣、硫化鈉等可以同不穩定的砷酸鹽形成硫化砷沉澱，硫化砷是砷元素在自然界中最常見的礦物晶體，即雄黃，可以在較大的酸度範圍內穩定存在。同時，石灰石的加入可以有效抑制氫離子與硫離子產生硫化氫氣體，從而有效的避免了二次汙染的問題。本發明與現有技術相比，至少具有以下的優點(1)本發明以常見工業原料或廢料為主要材料，它們都具有來源廣泛、成本低廉、 使用方便、製備方法簡單，易於實現大規模生產，因而能被廣泛推廣應用。(2)本發明提高了穩定化效率，研製出的組合物能有效的降低有效態砷含量，減少環境風險，同時不產生二次汙染。(3)本發明研製的組合物既能治理土壤汙染，又能促進農作物生長。
本發明上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1為使用本發明組合物處理前后土壤砷的浸出量變化的柱狀圖；圖2為本發明組合物對油菜植株的生長的影響的柱狀圖；圖3為本發明組合物對油菜植株中砷含量的影響的柱狀圖。
具體實施例方式下面通過實施例對本發明做進一步詳細說明，以下各實施例僅用於說明本發明而不是限制本發明。實施例1本發明組合物的製備組合物1
權利要求
1.一種用於治理土壤砷汙染的組合物，所述組合物包含以下各成份 PH值調節劑；鋁氧化物； 單質鐵； 金屬硫化物。
2.根據權利要求1所述的組合物，其中所述PH值調節劑為碳酸鈣、氫氧化鈣及氧化鈣中的一種或多種。
3.根據權利要求1所述的組合物，其中所述鋁氧化物為赤泥、鋁土礦渣、煤矸石及粉煤灰中的一種或多種。
4.根據權利要求1所述的組合物，其中所述單質鐵包括鐵屑。
5.根據權利要求1所述的組合物，其中所述金屬硫化物為硫化鈉、硫化鈣、多硫化鈣中的一種或多種。
6.根據權利要求1所述的組合物，其中各成份的重量百分比含量為 PH值調節劑 20%-30%;鋁氧化物 10% -40% ； 單質鐵10% -40% ；金屬硫化物 15%-30%。
7.根據權利要求1所述的組合物，還包含有機肥。
8.根據權利要求7所述的組合物，其中各成份的重量百分比含量為PH值調節劑20%-30%鋁氧化物10%-40% ；單質鐵10%-40% ；金屬硫化物15%-30% ；有機肥5% -15%。
9 根據權利要求1至8任一項所述的組合物，其中所述組合物是通過將各成份粉碎後均勻混合製備而成的。
10.根據權利要求9所述的組合物，其中各成份的細度為80-100目。
11.根據權利要求1至10任一項所述的組合物的使用方法，包括下述步驟(1)將所述組合物均勻地撒到砷汙染土壤的表面上；(2)使所述組合物與砷汙染土壤均勻混合；(3)將水噴灑到混合有所述組合物的砷汙染土壤中並均勻混合。
12.根據權利要求11所述的方法，步驟(1)中的組合物的用量為砷汙染土壤的重量的 0. 5% _4%，其中砷汙染土壤的重量是由砷汙染土壤的體積乘以砷汙染土壤的容重計算得到的；步驟(3)中的水的用量為使得土壤的含水率為30% -40%的量。
13.根據權利要求11所述的方法，步驟(2)和步驟(3)中的均勻混合是通過使用農業機械將砷汙染土壤翻耕實現的。
14.根據權利要求1-10任一項所述的組合物在治理農田土壤砷汙染、工業場地土壤砷汙染和尾礦砷汙染中的用途。
全文摘要
本發明屬於土壤砷汙染治理領域，具體而言，本發明涉及一種用於治理土壤砷汙染的組合物及其使用方法。本發明的組合物包含pH值調節劑、鋁氧化物、單質鐵和金屬硫化物。其中各成份的重量百分比含量為pH值調節劑20％-30％；鋁氧化物10％-40％；單質鐵10％-40％；和金屬硫化物15％-30％。將製備好的組合物按重量百分比0.5％-4％的用量施加到砷汙染土壤中。本發明製備的組合物能夠固定土壤中的砷，使土壤砷的生物有效性顯著降低，抑制農作物對砷的吸收，促進農作物的生長。本發明的原料豐富、價格低廉，製備及使用方法簡單，易實現大規模生產，適合大面積推廣應用。
文檔編號B09C1/08GK102513350SQ20111043756
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月23日 優先權日2011年12月23日
發明者鄭犁 申請人:盛世紹普(天津)環保科技有限公司