[发明专利]一种有机废弃物制备的稳定剂及其使用方法

说明书

本发明提供一种有机废弃物制备的稳定剂，所述稳定剂各组份质量份为：重质碳酸钙40‑60份、沸石25‑40份和改性生物炭20‑30份。本发明采用上述方案后该稳定剂具有较大的比表面积和丰富的孔隙，并具有大量的官能团，这些特性通过表面吸附，静电作用和络合作用加快重金属污染物的吸附，能有效固定重金属离子；重质碳酸钙、改性生物炭的原材料来源广泛，价格低，有机废弃物、沸石常见，容易获取，配比简单。

技术领域

本发明涉及稳定剂技术领域，尤其是指一种有机废弃物制备的稳定剂及其使用方法。

背景技术

我国作为一个垃圾生产大国，有着丰富的有机废弃资源，而有机废弃物的最终处理一直是环境难题。据根据国家统计局和OECD数据显示，近几年我国生活垃圾产量保持5%左右的增长，2018年全国生活垃圾清运量达到2.28亿吨，2019年将达到约2.4亿吨，我国每年垃圾的焚烧量约有1.5亿吨。为实现垃圾的资源化和减量化，将垃圾分类中的有机垃圾制成生物炭成为一种经济可行的方式。生物炭是生物质( 如秸秆、木屑、果蔬残体、动植物残渣等) 在缺氧条件下，经高温热解后所得的固态颗粒，它作为一种含碳丰富，不仅可增加农田土壤碳汇，提高土壤肥力，还由于其具有疏松多孔结构、独特的表面特性及化学性质，对重金属污染物有着良好的吸附能力，可显著影响重金属污染物的迁移性及其生物可利用度，在降低土壤酸度和容重，修复重金属污染土壤等方面得到了广泛应用。

在修复重金属复合污染土壤方面，本发明稳定剂的有以下稳定化原理：重质碳酸钙、沸石与土壤混合后，经水化或活化后以部分以CaO-MgO-SiO₂-Al₂O₃-H₂O形式存在，因此通过向土壤中释放大量的可交换性的Ca²⁺、Mg²⁺、Al³⁺等，能与重金属离子R²⁺（Cd²⁺、Pb²⁺、Ni²⁺等）在土壤颗粒表面、悬液、孔道位置发生离子交换，另外重质碳酸钙、沸石的添加，使得土壤环境中OH-离子增加，溶液中OH-增加的水解反应式如下：

CaCO₃+CaMg（CO₃）₂+3H₂O→2Ca²⁺+Mg²⁺+3HCO₃^-+3OH^-

或CaO+MgO+SiO₂+Al₂O₃+7H₂O→Ca²⁺+Mg²⁺+2Al³⁺+H₄SiO₄+10OH^-

土壤溶液渐变成中性或者为碱性，重金属离子R²⁺按以下沉淀反应式进行：

R2+ + 2OH- → Me(OH)2

SiO₄₄-+CO₃₂-+3R2+→RCO₃+R₂SiO₄

上述沉淀反应式中Me(OH)₂、RCO₃、R₂SiO₄不断生成，促进水解反应平衡右移，OH-增多，进一步加速沉淀反应，固定稳定化重金属离子。

生物炭添加到土壤中后，由于生物炭表面具有较高的阳离子交换量和大量酸性官能团，可提供H+ 与重金属进行离子交换；生物炭表面富含官能团（如羧基、酚基、羟基、羰基、醌类物质等）中的氢、氮、氧、磷、硫可作为配位原子与重金属离子发生络合反应，更加有效快速地固定重金属，降低重金属的迁移性及毒害作用；向重金属污染的土壤中施 用生物炭，能降低重金属的生物有效性及毒性，提高微生物的丰度及活性，改变土壤微生物群落结构，从而减轻重金属带来的毒害。

发明内容