[发明专利]一种矿物基土壤修复剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种矿物基土壤修复剂、其制备方法和用途。所述矿物基土壤修复剂通过将钙质原料、钠质原料与硅酸盐矿物混合后进行焙烧处理并粉碎而制得，或者将上述矿物基土壤修复剂进一步进行水浸处理，然后固液分离，将所得固体干燥而制得，其中以SiO₂计的有效硅(枸溶性)≥20wt％，以CaO计的有效钙≥40wt％，有害元素Hg、As、Cd、Pb、Cr含量均低于50ppm。

技术领域

本发明涉及重金属污染土壤修复技术及矿物材料深加工技术，具体涉及一种矿物基土壤修复剂、其制备方法和用途。

背景技术

土壤是生态环境的重要组成部分，也是人类赖以生存的主要资源之一。近年来，随着工业废渣的大量排放、废水灌溉农田、农药以及磷肥等的大量实施，包括重金属在内的越来越多的污染物进入土壤中。土壤重金属污染具有隐蔽性、积累性、不可逆性和长期性，对土壤重金属污染的防治不仅要控制污染源，还要加强污染土壤的修复。欧美国家已投入大量人力物力进行污染土壤的修复。1980年美国国会通过了综合环境响应、补偿和义务法(CERCLA)，即超基金计划，以保护人类身体健康和最大限度地修复由于危险废物失控所造成的环境污染；同时有许多法律法规，如资源保护与恢复法(RCRA)、超基金修订和补充法案(SARA)等从各方面强调了土壤修复方面的行为准则。英国也于1990年通过了环境保护法(Environmental Protection Act)，其中第二部分中明确规定应遵循污染者责任原则，即任何把污染物排放到土壤表面和地下的个人和单位，都有修复土地并支付费用的责任和义务。此外，英国还发布了《英国指导潜在污染土地恢复手册》，将化工、煤焦化、木材加工等企业和机构的所在地列为潜在污染场地。

与欧美等发达国家相比，我国在污染土壤修复方面的研究和投入还远远不够，而土壤污染也很严重。据2014年4月17日环境保护部和国土资源部联合发布的《全国土壤污染状况调查公报》报道，在实际调查的约6.3亿公顷陆地国土中，我国土壤污染物总的点超标率为16.1％。污染类型以无机型为主，无机污染物超标点位数占全部超标点位数的82.8％。无机重金属污染物，如：Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni等，在土壤中移动性差、滞留时间长、不能被微生物降解，严重恶化土壤环境质量，并可经水、植物等介质进入人体，最终严重影响人类健康。

土壤修复技术是一项涵盖环境、化学、材料、生物和地质等多学科的综合技术。土壤修复技术种类繁多，根据采用方法和原理的不同，可分为物理修复法、化学修复法和生物修复法等。根据修复实施场址的不同，又可分为原位修复和异位修复。重金属污染土壤修复的原理可概括为两类：一是改变重金属在土壤中的存在形态，使其固定从而降低其在环境中的迁移和生物可利用性；二是将重金属从土壤中去除，使其存留浓度接近或达到背景值。

1物理修复

1.1换土法

换土法即是用清洁土壤替换或部分替换污染上壤，以稀释污染物浓度，增加土壤环境容量，从而达到修复土壤的目的。换土法又细分为换土、翻土和客土3种。(1)换土是将污染土壤取走，换入新土。该法适用于小面积污染土壤的治理，同时对替换出的土壤应妥善处理，防止二次污染。(2)翻土即是深翻土壤，使聚集在土壤表层的污染物分散到深层，达到稀释和自然降解的目的。台湾曾采用表层30cm受污染土壤与下层30～50cm的土壤加以混合，即以5倍稀释的方法对桃圆县中福地区镉、铅污染土壤进行修复。通过稀释，原来中低污染浓度的镉(1～5mg/kg)和铅(40～200mg/kg)可稀释至标准以下(其中Cd＜1mg/kg,Pb＜40mg/kg)。通过连续4期水稻试种，稻米中镉的含量均符合卫生安全标准，可恢复为农地使用。(3)客土是向污染土壤中加入大量清洁土壤，覆盖在污染土壤表层或混匀，使污染物浓度降低。加入的清洁土壤应尽量选择粘重或有机质含量较高的土壤，以增加土壤环境容量，增强土壤自净能力。换土法能有效地将污染土壤与生态系统隔离，从而减少对环境的影响，但是该方法工程量较大，费用较高，适于小面积、严重污染土壤。

1.2热脱附