[发明专利]一种底泥稳定化试剂及其应用

说明书

技术领域

本发明属于环保技术领域，涉及一种用于底泥稳定化的底泥稳定化试剂及其用途。

背景技术

底泥是水环境中污染物的源与汇，其主要污染物包括如镉、镍、铬、铜、锌、铅等重金属。当水体中输入的污染物来源逐渐减少时，污染底泥仍然可以使水体质量恶化，进而对水生生态和人类生产生活等产生不利影响。如果对疏浚底泥处置不当，则可能对周围环境的土地和地下水造成污染，进而对环境的生态造成破坏。而目前对污染底泥的异位修复技术大多面临存在二次污染风险、处理成本较高无法适用于大规模处理的问题。因此，有必要研究治理疏浚底泥的重金属等污染的新技术。

疏浚底泥的重金属处理方法主要有淋洗和稳定化。由于利用淋洗修复重金属污染底泥，不仅费用昂贵，而且存在二次污染的风险。而稳定化技术虽然不能减少底泥中重金属的含量，但是可以使底泥中重金属的形态向残渣态转变，进而减少重金属的生物毒性。

因此，需要降低底泥的浸出毒性，才能避免其在资源化利用的过程中二次污染。传统的方式是添加水泥和石灰等固化剂，这些方式需要添加大量的材料，添加量超过30％，增加了垃圾量，如果再遇水，还可能逆转变成污泥，同时，对Cd、Cr等毒性较大的重金属的稳定化结果不好。而采用添加纳米铁粉的方式来稳定化污泥，其添加量少，并且对Cd、Cr等毒性较大的重金属的稳定化有较好的效果，可避免其在资源化利用时产生更大的二次污染。

发明内容

为克服现有技术中稳定化试剂的缺点，本发明提供一种成分简单且稳定化性能优异的底泥稳定化试剂及其应用。本发明的稳定化试剂特别适用于河道疏浚底泥的稳定化。该稳定化试剂中含有纳米铁粉及水。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种底泥稳定化试剂，由包含以下重量百分比的组分制成：

纳米铁粉17％～25％，

水75％～83％。

所述的水的重量百分比优选80％。

所述的纳米铁粉是纳米级颗粒物质，其颗粒物表面是四氧化三铁，内在是单质铁，优选α-Fe。

所述的纳米铁粉的粒径为50-80nm，优选70nm。

2FeO(OH)+3H₂→2Fe⁰+4H₂O

3Fe⁰+4H₂O→Fe₃O₄+4H₂

其中FeO(OH)是从FeSO₄与其他物质反应中析出的，而α-Fe是FeO(OH)与氢气在加热的环境中产生的，同时α-Fe与水蒸气反应生成磁铁矿。

一种上述底泥稳定化试剂用于稳定底泥的用途，包含以下步骤：

(1)按上述比例称取纳米铁粉和水，将其搅拌均匀，形成水凝胶液体，得到底泥稳定化试剂；

(2)将步骤(1)配制的稳定化试剂加入疏浚底泥中，使底泥和添加的稳定化试剂充分混合；

(3)将步骤(2)中添加过稳定化试剂的底泥铺于地面，在通风、遮光的条件下稳定后其浸出毒性会大大降低。

所述的步骤(2)中，搅拌时间为10～15分钟，再放入振荡机振荡2～3小时。

所述的步骤(2)中，稳定化试剂与底泥的用量比为500～700mL步骤(1)所述的稳定化试剂/1Kg底泥。

所述的步骤(3)中，稳定时间为500～550h。

本发明的底泥稳定化试剂将会与底泥中的重金属发生反应，使其化学结构产生变化，形成更加稳定的化学物质，从而大大降低疏浚底泥的浸出毒性。其中Cr、Fe、Cu的反应式如下：

Cr₂O₇^2-+3Fe+7H₂O→Cr₂Fe₃(OH^-)₁₂+2OH^-

Pb₃O₄+Fe₃O₄→3PbFe₂O₄

CuO+Fe₃O₄+H₂O→CuFeO₂+2FeO(OH)

以上原料现场按照比例加入污泥搅拌设备。

本发明具有以下有益效果：