一種鈍化土壤中重金屬的穩定劑的制備方法技術

本發明專利技術公開了一種鈍化土壤中重金屬的穩定劑的制備方法，屬于土壤穩定材料和污染的土壤的再生領域。針對常規穩定劑存在的藥劑價格高、穩定化后土壤固化、難以復墾等問題，本發明專利技術采用原料為來源廣泛、價格低廉且有一部分為工業廢物的堿金屬氧化物和含硅化合物，以廢治污，具有不破壞土壤結構、穩定化效果好、補充硅源、促進作物增產等特點，可穩定土壤重金屬形態、抑制作物對重金屬的吸收，降低土壤重金屬生物可利用性，并可改良土壤酸性。本發明專利技術操作方法簡單、實用性強、適用范圍廣，針對Cu、Pb、Zn、Cd、Cr等復合重金屬污染土壤有良好的穩定化修復效果。

Preparation of a Stabilizer for Passivating Heavy Metals in Soil

The invention discloses a preparation method of a stabilizer for passivating heavy metals in soil, which belongs to the field of soil stabilizing materials and regeneration of contaminated soil. Aiming at the problems of high drug price, soil solidification after stabilization and difficulty in reclamation of conventional stabilizers, the present invention adopts alkali metal oxides and silicon-containing compounds with wide sources, low price and part of industrial wastes as raw materials to treat pollution by waste, which has the characteristics of not destroying soil structure, good stabilization effect, supplementing silicon sources, promoting crop yield and so on, and can stabilize soil. Heavy metals form, inhibit the absorption of heavy metals by crops, reduce the bioavailability of heavy metals in soil, and improve soil acidity. The method has the advantages of simple operation, strong practicability and wide application range, and has good stabilization and remediation effect for the soil polluted by complex heavy metals such as Cu, Pb, Zn, Cd and Cr.

【技術實現步驟摘要】
一種鈍化土壤中重金屬的穩定劑的制備方法
本專利技術涉及一種鈍化土壤中重金屬的穩定劑的制備方法，屬于土壤穩定材料和污染的土壤的再生領域。
技術介紹
土壤重金屬具有普遍性、持久性、隱蔽或潛伏性、難降解性、不可逆性、間接危害性、易遷移性、生物富集性和生物毒性的特點，是重要的環境有毒有害物質，對人體健康和生態環境造成巨大的威脅。土壤重金屬穩定化修復是指在污染土壤中加入重金屬穩定化藥劑，通過吸附、沉淀、絡合、離子交換和氧化還原等一系列反應，改變重金屬污染物在土壤中的存在形態，減少有害組分的浸出毒性、遷移性、生物有效性，從而達到修復效果。穩定化技術適用范圍廣、工藝簡單、易操作，在重金屬污染場地修復領域也具有廣泛的應用潛力，隨著對土壤治理低成本技術的廣泛需求，低成本穩定化技術的需求也隨之增加。現有穩定化技術主要是采用碳酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽等物質，添加穩定劑后形成不溶或微溶的重金屬沉淀形式存在，CN103834410A公開了一種重金屬固化劑及使用該重金屬固化劑固化穩定化土壤重金屬的方法，該重金屬固化劑由粉煤灰、水泥、電石渣和模數2.0的鈉水玻璃制備，利用一部分工業廢棄物，以廢治廢，固化效果較好，在水泥的水化反應作用下，使污染土壤中的有害物質被封閉在固化體內部，從而達到無害化、穩定化的目的，但完全固化的土壤難以種植植物；CN107955626A公開了穩定劑、穩定劑的制備方法及修復重金屬污染土壤的方法，穩定劑由蒙脫土、硅藻土、磷酸鹽、硫化鉀、氧化鎂、金屬絡合劑制成，可形成穩定的絡合包膠物質，達到良好的穩定效果，但需在蒙脫土中加入氫氧化鈉進行改性，氫氧化鈉有強堿性，容易出現燒苗、降低磷肥肥效等情況；CN107722987A公開了一種重金屬離子穩定劑的制備及其對耕地土壤的修復方法，將木屑、豆糟與糠混勻，控制溫度、濕度，在枯草菌存在的條件下有氧發酵，得到重金屬離子穩定劑，不需要特殊的機械或者過多的勞動力實施大規模土方工程，而是像農戶播撒肥料和農藥一樣作業，但穩定劑的施用量較大，且易受天氣影響。現有穩定劑存在穩定化后的土壤板結或固化嚴重，難以使植物生長，或穩定劑改變土壤理化性質，降低土壤肥力，處理效果以及處理藥劑受環境影響大、藥劑添加量大等缺點。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種鈍化土壤中重金屬的穩定劑的制備方法，該穩定劑通過高溫反應或加壓反應制備得到，所述的穩定劑的原料組成為：質量百分比為20～40%的堿金屬氧化物和60～80%的含硅化合物。優選的，本專利技術所述高溫反應或加壓反應前所述的堿金屬氧化物經120～130℃烘干，磨至90%通過150～100目篩，含硅化合物磨至90%通過150～100目篩。優選的，本專利技術所述高溫反應為：原料按比例稱量后于1300～1400℃溫度下反應10～15min生成固體穩定劑，加熱溶于水生成液體穩定劑，穩定劑與水按質量比為1:25。優選的，本專利技術所述加壓反應為：原料按比例稱量后在2～3大氣壓下反應10~15min，直接生成液體穩定劑。優選的，本專利技術所述堿金屬氧化物為拜耳法赤泥、燒結法赤泥、聯合法赤泥、氨堿廢渣、氯堿廢渣、堿性高爐礦渣、鋼渣中的一種或任意比例的幾種的混合物。優選的，本專利技術所述含硅化合物為陶瓷拋光廢渣、粉煤灰、金剛石礦渣、微硅粉、石英砂、硅膠、膨潤土中的一種或任意比例的幾種的混合物。優選的，本專利技術所述所述穩定劑施用量為10～15公斤/畝，施用時需用液體穩定劑或固體穩定劑與水按質量比1：25形成的懸濁液施用。本專利技術所述穩定劑的分子式為R2O·nSiO2，式中的R為堿金屬，系數n稱為穩定劑模數，是穩定劑中的含硅氧化物和堿金屬氧化物的分子比（或摩爾比）；穩定劑模數一般在1.5～3.5之間，n越大，固體穩定劑越難溶于水，n為1時常溫水即能溶解，n加大時需加熱才能溶解，n大于3時需4個大氣壓以上的蒸汽才能溶解，n越大，硅氧化物含量越多，易于分解硬化，穩定劑粘度增大，也更容易造成固化。本專利技術的原理：本專利技術的原料中堿金屬氧化物選用的均為堿性較高的工業廢渣，提供穩定劑制備過程所需要的堿性環境，并可起到調節土壤pH的作用，這些堿金屬氧化物含有的表面活性位點，也對土壤中重金屬離子Pb、Zn、Cd、Cu等有較好的固著性能，使其從可交換狀態轉變為鍵合氧化物狀態，從而使土壤中的重金屬離子的活動性和反應性降低，不同的堿金屬氧化物還可提供磷、鈣、鎂、鉀元素，有利于微生物活動和植物的生長；含硅化合物中的硅酸鹽在堿性環境條件下，發生了溶解并釋放出游離態硅的陰離子，能與土壤中溶出的重金屬陽離子發生反應，由此增加重金屬離子的吸附量來降低土壤中重金屬離子的遷移和轉化，使重金屬污染土壤中的重金屬得到固化穩定化，也為土壤引入了硅元素；穩定劑中硅酸鹽的存在，能較好的附著和捕獲土壤中重金屬離子，從而使重金屬離子固化在凝膠基體中，從而起到固化穩定化的作用。本專利技術的有益效果：（1）本專利技術的重金屬穩定劑的制備原料來源比較廣泛，價格較低，為普通的工業原料或固體廢物，便宜易得，不需加入堿性藥劑，以廢治污，具有良的經濟效益。添加后對土壤不利影響小，能增加土壤肥力，補充硅源并促進作物增產，可穩定土壤重金屬形態、抑制作物對重金屬的吸收，降低土壤重金屬生物可利用性，并可改良土壤酸性。（2）本專利技術的重金屬穩定劑穩定化操作方法簡單、實用性強、適用范圍廣，將藥劑與水混合加入土壤中即可，且投藥后的養護時間短；本專利技術的重金屬穩定劑可以實現重金屬的高穩定化，有效的防止了重金屬離子的反溶和滲出；制得的藥劑對目標污染物的廣譜性，且針對Cu、Pb、Zn、Cd、Cr等復合重金屬污染土壤有良好的穩定化修復效果。具體實施方式下面將結合本專利技術實施例，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例，基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。實施例1拜耳法赤泥經130℃烘干后磨至150目備用，稱取拜耳法赤泥40kg，150目陶瓷拋光廢渣60kg，磨細拌勻后，于1400℃下反應10min，反應生成固體穩定劑，加熱溶解于水而制得液體穩定劑，穩定劑與水的質量比為1:25，所述穩定劑施用量為14公斤/畝，施于土壤后養護14d，檢測土壤中重金屬含量，供試污染土壤中鎘、鉻、銅、鉛和鋅穩定化率分別為83.14％、81.24％、86.31％、87.13％和82.48％；土壤酸度減弱，并可使種植的農作物增產5.8%。實施例2氨堿廢渣經130℃烘干后磨至150目備用，稱取35kg，150目粉煤灰65kg，磨細拌勻后，于1350℃下反應10min，反應生成固體穩定劑，加熱溶解于水而制得液體穩定劑，穩定劑與水的質量比為1:25。所述穩定劑施用量為14公斤/畝，施于土壤后養護14d，檢測土壤中重金屬含量，供試污染土壤中鎘、鉻、銅、鉛和鋅穩定化率分別為82.60％、83.35％、87.12％、89.38％和81.84％；土壤酸度減弱，并可使種植的農作物增產5.4%。實施例3氯堿廢渣經130℃烘干后磨至150目備用，稱取30kg，150目微硅粉70kg，磨細拌勻后，于1350℃下反應15min，反應生成固體穩定劑，加熱溶解于水而制得液體穩定劑，穩定劑與水的質量比為本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種鈍化土壤中重金屬的穩定劑的制備方法，其特征在于：通過高溫反應或加壓反應制備得到，所述的穩定劑的原料組成為：質量百分比為20～40%的堿金屬氧化物和60～80%的含硅化合物；所述穩定劑的分子式為R2O·nSiO2，式中的R為堿金屬，?n為穩定劑模數，?n為1.5～3.5。

【技術特征摘要】
1.一種鈍化土壤中重金屬的穩定劑的制備方法，其特征在于：通過高溫反應或加壓反應制備得到，所述的穩定劑的原料組成為：質量百分比為20～40%的堿金屬氧化物和60～80%的含硅化合物；所述穩定劑的分子式為R2O·nSiO2，式中的R為堿金屬，n為穩定劑模數，n為1.5～3.5。2.根據權利要求1所述鈍化土壤中重金屬的穩定劑的制備方法，其特征在于：高溫反應或加壓反應前所述的堿金屬氧化物經120～130℃烘干，磨至90%通過150～100目篩，含硅化合物磨至90%通過150～100目篩。3.根據權利要求2所述鈍化土壤中重金屬的穩定劑的制備方法，其特征在于：所述高溫反應為：原料按比例稱量后于1300～1400℃溫度下反應10～15min生成固體穩定劑，加熱溶于水生成液體穩定劑，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：田森林，張林豐，李英杰，黃建洪，胡學偉，寧平，
申請(專利權)人：昆明理工大學，
類型：發明
國別省市：云南,53