[发明专利]用于修复治理重金属污染场地废水的阴阳离子复配改性活化矿石的制备及使用方法

说明书

本方案公开了一种用于修复治理重金属污染场地废水的阴阳离子复配改性活化矿石的制备及使用方法，采取天然粘土矿石为原料，通过破碎、筛分加工成不规则粒状，加工成0.15‑8mm大小的无定形颗粒，放入滤池，通入一定量的活化剂溶液以一定空床流速活化一定时间，然后取出用水漂洗后沥干，最后烘干并粉碎。利用复配改性活化矿石通过对重金属离子的阴阳离子交换、化学吸附及矿化作用，将污染水中的重金属离子如Pb²⁺、Cr³⁺、Ni²⁺、CrO₄^2‑、Cr₂O₇^2‑、AsO₃^3‑、AsO₄^3‑等吸附后过滤去除，达到修复重金属污染水的目的。该原料粘土矿石成本低廉，加工工艺简单，使用复配改性活化矿石去除重金属效果好，见效快，无二次污染，污泥性质稳定，降低了重金属离子的活性及迁移性，与场地重金属污染土一起固化稳定化处置，浸出液可达地下水IV类标准。

技术领域

本发明属于环境修复治理领域，涉及到用于修复治理重金属污染场地废水的阴阳离子复配改性活化矿石的制备及使用方法。

背景技术

随着经济和工业化和城市化的快速发展，我国面临的土壤环境安全问题日益严峻，各行各业的工业废水和污泥等均可成为场地重金属污染源，由于历史原因，大量工矿企业产生的废水大量不规范排放，企业周围水体中重金属积累加剧，而在场地修复过程中产生的基坑废水中重金属污染严重，因此重金属废水的治理是场地修复中不可或缺的一环。

重金属废水的治理技术有化学沉淀法、吸附法、离子交换法和膜分离法等，吸附法作为最经济的水中重金属处理技术一直被研究，通过选择适当的吸附剂和设计合理的水处理工艺能经济有效的达到修复目标。常见的吸附剂有活性炭、硅酸盐矿石吸附材料、活性氧化铝及有机吸附材料等，其中硅酸盐矿石吸附材料原料广泛，成本低，经过改性活化后对重金属去除效率高，但废水处理产生的污泥量大，含重金属属于固体废物，必须对其进行合规处置。

硅酸盐矿石吸附材料主要是沸石、凹凸棒土、高岭土等粘土矿物，这些粘土一般具有较高的阳离子交换量(CEC)，即对阳离子具有较强的离子交换和吸附作用。在以往的技术研究中，一般采用酸改性的方式来提高其阳离子交换量，即用一定浓度的盐酸溶液对其浸泡，用氢离子置换粘土矿物晶体中的高价阳离子，去除杂质离子，纯化矿石，提高粘土对重金属阳离子的吸附量，但这种静态浸泡的活化效率低，酸的利用率很低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于修复治理重金属污染场地废水的阴阳离子复配改性活化矿石的制备，包括以下步骤：以天然沸石和水滑石为原料，通过破碎、筛分加工成0.15～8mm大小的无定形颗粒，按一定重量比混合后放入滤池中，通入活化剂溶液以1～20m/h的空床流速(superficial velocity)活化0.1-2h，然后用纯水漂洗后沥干，最后烘干即得复配改性活化矿石颗粒滤料，粉碎至0.075mm以下即得复配改性活化矿石粉末吸附剂。

其中，天然沸石与水滑石的重量比为1～5：1；无定形颗粒大小优选为1～6mm；活化剂溶液为无机盐溶液；无机盐溶液为5％～10％氯化钠溶液，并用盐酸调节pH值为3～4；滤池过滤截面积与过滤深度的比值为1.2～4：1，空床流速为2～8m/h，活化时间为0.5～1h。

用于修复治理重金属污染场地废水的阴阳离子复配改性活化矿石的使用方法：向待修复废水中加入0.5～5g/L的复配改性活化矿石粉末吸附剂，并向待修复废水中添加硫酸亚铁、硫酸铁、生石灰、高分子絮凝剂中的至少一种，搅拌反应5～60min后沉淀过滤。

其中，沉淀过滤采用压力过滤器进行过滤，压力过滤器中装入如权利要求1所述复配改性活化矿石颗粒滤料，压力过滤器过滤截面积与过滤深度的比值为1.2～4：1，空床流速为4～16m/h，空床接触时间为0.1～0.5h。