一种适用于含有六价铬的复合重金属污染土壤的修复方法

技术领域

本发明涉及污染土壤修复技术领域，具体而言涉及一种适用于含有六价铬的复合重金属污染土壤的修复方法。

背景技术

随着重金属污染土壤面积逐年扩大，土壤污染情况日益严重，有数据显示，被重金属污染的土壤中，重金属超标率达16.1％。重金属在土壤中迁移性差、滞留时间长、降解率低，通过生物富集、农作物吸收进而进入人体，严重危害人体健康，其中又以铅、铬、镍、镉等污染物较为突出。

修复重金属污染土壤的方法主要包括物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术。物理修复效果好，但成本高，修复过程中可能会带来二次污染，适用性有一定限制。生物修复目前更多的停留在研究、试验阶段，实际应用较少。化学修复目前应用最广，主要是通过化学物质、化学反应或者化学原理来改变土壤中重金属的状态，降低重金属的迁移能力，从而降低土壤中重金属的含量。化学修复具有操作流程简单，成本相对较低等优势，但化学修复并未彻底清除重金属离子，一旦外界环境发生改变，有可能改变重金属状态，将重金属离子再次释放至土壤中，产生二次污染。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了至少部分地解决上述问题，本发明公开了一种适用于含有六价铬的复合重金属污染土壤的修复方法，其包括：

获取含有六价铬的复合重金属污染土壤；

将所述复合重金属污染土壤去除杂质后进行风干，并粉碎过筛；

向所述复合重金属污染土壤中添加七水合硫酸亚铁溶液，并混合均匀；

向所述复合重金属污染土壤中添加活化凹凸棒土，并混合均匀；

向所述复合重金属污染土壤中添加水泥和木质素磺酸钠溶液，混合均匀后养护预设时间。

在一个实施例中，所述七水合硫酸亚铁溶液为质量分数为4％-6％的七水合硫酸亚铁水溶液。

在一个实施例中，所述木质素磺酸钠溶液为质量分数为4％-6％的木质素磺酸钠水溶液。

在一个实施例中，所述复合重金属污染土壤、七水合硫酸亚铁、活化凹凸棒土、水泥和木质素磺酸钠的质量比为100：(1～5)：(1～10)：(2～20)：(0.1～1.0)。

在一个实施例中，所述七水合硫酸亚铁为工业级七水合硫酸亚铁，所述工业级七水合硫酸亚铁中七水合硫酸亚铁的含量大于或等于70％。

在一个实施例中，所述活化凹凸棒土的活化方式为热活化。

在一个实施例中，所述热活化包括：

将细度为200目的凹凸棒土置于马弗炉中煅烧，以得到所述活化凹凸棒土，其中煅烧温度为300℃～500℃，煅烧时间为2～5小时。

在一个实施例中，所述水泥为普通硅酸盐水泥，所述普通硅酸盐水泥的强度等级为42.5。

在一个实施例中，所述木质素磺酸钠的含量大于或等于60％。

根据本发明的适用于含有六价铬的复合重金属污染土壤的修复方法修复效果稳定，不产生二次污染，操作过程简单，原料易得，修复成本低。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1为根据本发明实施例的适用于含有六价铬的复合重金属污染土壤的修复方法的流程图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出具体的实施方案，以便阐释本发明如何改进现有技术中存在的问题。显然，本发明的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

本发明目的在于提供一种适用于含有六价铬的复合重金属污染土壤的修复方法，解决现有化学修复技术导致重金属离子再次溶出、存在二次污染的问题，通过本发明，污染土壤中重金属铅、镍、铬含量明显降低，不产生二次污染。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构及/或步骤，以便阐释本发明所提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述以外，本发明还可以具有其他实施方式。

下面结合图1对本发明一实施例的适用于含有六价铬的复合重金属污染土壤的修复方法100进行详细描述。

如图1所示，首先，执行步骤S110，获取含有六价铬的复合重金属污染土壤。该复合重金属污染土壤至少含有六价铬；除此之外，该复合重金属污染土壤还含有铅、镍、镉等重金属污染物。

执行步骤S120，将所述复合重金属污染土壤去除杂质后进行风干，并粉碎过筛。

示例性地，首先将所述复合重金属污染土壤去除植物根茎、石块等杂质。之后，将去除杂质后的复合重金属污染土壤自然风干，粉碎过200目筛。将合重金属污染土壤粉碎过筛有利于合重金属污染土壤与后续加入的试剂混合均匀，从而提高修复效果。

执行步骤S130，将七水合硫酸亚铁溶液加入到所述复合重金属污染土壤中，并混合均匀。

示例性地，该七水合硫酸亚铁溶液为质量分数为4％-6％的七水合硫酸亚铁水溶液。具体地，将七水合硫酸亚铁配制成质量分数约为5％的水溶液，添加到粉碎过筛后的复合重金属污染土壤中，搅拌均匀后静置约半小时，使七水合硫酸亚铁与土壤中的重金属充分反应。七水合硫酸亚铁中的亚铁离子能将毒性高的六价铬还原为毒性较低的三价铬。由于有铬在土壤中毒性最小和稳定性最大的形式是三价形态，因而将六价铬还原为三价铬不仅增强了修复能力，而且提供了铬回收的可能性。

在一个实施例中，为了节约成本，方便获取原料，步骤S130中所采用的七水合硫酸亚铁可以是工业级七水合硫酸亚铁，该工业级七水合硫酸亚铁中七水合硫酸亚铁的含量大于或等于70％。

执行步骤S140，向所述水溶液中加入活化凹凸棒土，并混合均匀。示例性地，在混合均匀后需静置约半小时，使得活化凹凸棒土与土壤中的重金属充分反应。

其中，凹凸棒土是指以凹凸棒石为主要组分的一种粘土矿物。凹凸棒石为一种晶质水合镁铝硅酸盐矿物，具有独特的层链状结构特征。凹凸棒石具有独特的分散、耐高温、抗盐碱等良好的胶体性质和较高的吸附脱色能力，并具有一定的可塑性及粘结力。活化凹凸棒土是通过对凹凸棒土进行活化而得到的，活化方式可以为热活化。凹凸棒土经高温煅烧后，晶体中的沸石水和吸附水被脱除，具有很强的吸附性能和离子交换能力，能够将三价铬离子和其他金属离子牢牢吸附在晶格中。

示例性地，在对凹凸棒土进行热活化时，可以将细度为200目的凹凸棒土置于马弗炉中煅烧，以得到活化凹凸棒土。其中，煅烧温度为300℃～500℃，煅烧时间为2～5小时。由此得到的活化凹凸棒土具有较好的吸附能力和离子交换能力。

执行步骤S150，向所述复合重金属污染土壤中添加水泥和木质素磺酸钠溶液，混合均匀后养护预设时间。示例性地，在修复过程中，每添加一种组分均需混合均匀后静置约半小时，所有组成添加完成后，养护时间不小于24小时，从而保证各组分之间充分反应。

其中，水泥作为固化剂使用，经水化反应后可以生成水化硅酸钙，形成致密的结构，将活化凹凸棒土、重金属离子等镶嵌其中。而且，水泥为碱性物质，会提高土壤pH值，将重金属离子形成氢氧化物沉淀，从而使得重金属离子很难再溶出。

在一个实施例中，为了节约成本，方便获取原料，步骤150中采用的水泥可以是普通硅酸盐水泥，所述普通硅酸盐水泥的强度等级为42.5。

木质素磺酸钠是一种天然高分子聚合物，具有很强的分散能力，使得粉状固体土壤能均匀分散在水介质中。木质素磺酸钠的高分散能力保证了土壤与修复药剂混合物的均匀性，从而降低药剂使用量，节约成本，提高修复能力。

在一个实施例中，所述木质素磺酸钠溶液为质量分数为4％-6％的木质素磺酸钠水溶液。例如，木质素磺酸钠质量分数可以为约5％。进一步地，所采用的木质素磺酸钠原料中木质素磺酸钠的含量大于或等于60％。

在一个较佳的实施例中，上述复合重金属污染土壤、七水合硫酸亚铁、活化凹凸棒土、水泥和木质素磺酸钠的质量比为100：(1～5)：(1～10)：(2～20)：(0.1～1.0)，采用上述配比可以获得较好的修复效果；但在实际修复过程中，修复人员也可以根据实际需要对试剂的配比进行调整。

至此，完成了本发明实施例的适用于含有六价铬的复合重金属污染土壤的修复方法的相关步骤的介绍。可以理解的是，本实施例的适用于含有六价铬的复合重金属污染土壤的修复方法不仅包括上述步骤，在上述步骤之前、之中或之后还可包括其他需要的步骤，其都包括在本实施制造方法的范围内。

为了验证本发明实施例的用于含有六价铬的复合重金属污染土壤的修复方法100的修复效果，获取含有六价铬的复合重金属污染土壤，对上述污染土壤按《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法HJ/T299-2007》标准进行浸出，测得浸出液中铅含量为616mg/kg，镍含量为572mg/kg，六价铬含量为285mg/kg，其他金属未检出。之后，采用修复方法100对所获取的复合重金属污染土壤进行修复，修复过程中的具体参数包括：在步骤S130中，七水合硫酸亚铁为工业级，含量大于等于70％；在步骤S140中，凹凸棒土活化方式为热活化，具体操作为：将细度为200目的凹凸棒土置于马弗炉中煅烧，温度控制在300～500℃，煅烧3小时；在步骤S150中，水泥采用普通硅酸盐水泥，标号为42.5，木质素磺酸钠的含量大于等于60％；复合重金属污染土壤、七水合硫酸亚铁、活化凹凸棒土、水泥和木质素磺酸钠的质量比为100：(1～5)：(1～10)：(2～20)：(0.1～1.0)。

对修复后的土壤按HJ/T299-2007标准浸出，对浸出液进行重金属含量检测，测得铅含量<0.06mg/L(低于检出限)，镍含量0.08mg/L，六价铬含量0.066mg/L，浸出液中重金属铅、镍、铬含量均符合五类水质标准(<0.1mg/L)。由此可见，本发明实施例的复合重金属污染土壤的修复方法100具有良好的修复效果。

根据本实施例的适用于含有六价铬的复合重金属污染土壤的修复方法具有如下优点：

1、重金属修复效果稳定，不产生二次污染：七水合硫酸亚铁中的亚铁离子能将毒性高的六价铬还原为毒性较低的三价铬，活化凹凸棒土能够将三价铬离子和其他金属离子牢牢吸附在晶格中，水泥经水化反应后生成具有致密结构的水化硅酸钙能够将活化凹凸棒土、重金属离子等镶嵌其中，而且还可以使重金属离子形成氢氧化物沉淀，木质素磺酸钠所具有的分散能力能够使得粉状固体土壤均匀分散在水介质中；

2、修复过程操作简单，修复成本低：修复剂组成为七水合硫酸亚铁、凹凸棒土、水泥和木质素磺酸钠，原料易得，环境友好，价格相对经济合理；木质素磺酸钠的高分散能力保证了土壤与修复药剂混合物的均匀性，从而降低药剂使用量。

除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。本文中出现的诸如“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施例中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施例，除非该特征在该另一个实施例中不适用或是另有说明。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。