[发明专利]一种用于复合重金属污染土的改良剂及制备和使用方法

说明书

本发明公开了一种用于复合重金属污染土的改良剂及制备和使用方法，该改良剂由以下质量百分比的物料组成：钢渣粉30‑55％；过磷酸钙粉20‑50％；负载磷酸盐的生物炭5‑30％。本发明的优点是：首先，该改良剂能够显著降低重金属污染土中的重金属迁移性及毒性浸出量，尤其适用于重金属含量高且污染物种类较多的酸性污染场地，污染土修复后可作为环境友好型材料资源化利用，显著降低污染场地的二次开发利用中的环境风险；同时，该改良剂原材料易于获取、成本低廉、制备简单、使用方便、效果稳定，可大规模推广应用于复合污染场地的固化稳定化修复中。

技术领域

本发明涉及环境岩土工程领域，尤其涉及一种用于复合重金属污染土的改良剂及制备和使用方法。

背景技术

随着我国城市功能及城市布局的调整，原位于城市中心区、郊区的企业，例如化工厂、金属冶炼厂、电镀厂等都逐步关停或者退城进园，但工业、企业多年的生产过程，在其搬迁后遗留的土地中累积了大量污染物，不仅为遗留土地的高效利用带来了阻力，也为周围环境带来严重的安全隐患。近年来，政府颁布的《土壤污染防治行动计划》(土十条)也将污染土壤修复工作视为当前重要的民生工程之一，开展相关污染修复治理工作迫在眉睫。

工业污染场地土壤重金属污染呈现为重金属物种类多、含量高及酸度大等特点。在重金属污染场地的修复中，固化稳定技术被广泛采用。常用的改良剂主要包括水泥、石灰及磷酸盐等材料，对重金属固化稳定化具有良好的效果，但也存在大量的缺点，例如生产水泥能耗大、温室气体排放多等；石灰、磷酸盐为不可再生天然矿物、成本高等；而且磷酸盐的大量施入，会严重改变土壤结构及进一步引发地下水、地表水的磷污染。

综上所述，传统改良剂存在诸多缺陷，需要减少水泥及磷酸盐材料的使用，寻找一种能固化稳定重金属，同时固化稳定效率高、成本低廉、性能稳定、材料来源广泛且环境友好的新型改良剂成为环保科技工作者关注的焦点。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的是提供一种能够显著降低重金属污染土中的重金属迁移性及毒性浸出量的复合重金属污染土的改良剂；本发明的第二目的是提供该重金属污染土改良剂的制备方法；本发明的第三目的是提供该重金属污染土改良剂的使用方法。

技术方案：本发明用于复合重金属污染土的改良剂，由以下质量百分比的物料组成：钢渣粉30-55％；过磷酸钙粉20-50％；负载磷酸盐的生物炭5-30％。

该改良剂的组成物料优选为：钢渣粉35-50％；过磷酸钙粉25-45％；负载磷酸盐的生物炭10-25％。

所述钢渣粉为由以下方法制备而成活化钢渣粉：

(1)将经过磁选后的转炉渣、平炉渣和电炉氧化渣等高活性钢渣中的一种或多种经过破碎过筛；

(2)得到的产物中取粒径小于2mm的物料烘干至其含水率小于2％，优选采用100-105℃的气流烘干；

(3)得到的产物进行研磨并过150-200目的筛后(例如可以可采用球磨)，再经500-700℃煅烧1-2h(例如可以优选采用电炉煅烧，节能实用)，得到活化钢渣粉。

所述负载磷酸盐的生物炭由以下方法制备而成：

(1)制备浓度为0.01-0.05mol/L的磷酸盐溶液(该磷酸盐优选采用磷酸二氢钾，其水溶液为酸性，对钢渣活化效果更好)，将生物炭研磨过0.1-0.3mm筛，得到生物炭粉；

(2)将生物炭粉和硫酸铝按照质量比20-30:1混合，得到生物炭粉混合料；

(3)将所得生物炭粉混合料浸渍到磷酸盐溶液中，搅拌10～15min(至混合物均匀)，在20-30℃下振荡搅拌10-15h后静置36-48h，得到凝胶状沉淀物，其中两次搅拌的目的不同，第一次搅拌是让固液充分接触，第二次是快速产生凝胶沉淀物；