[發明專利]電子垃圾污染場地中重金屬污染物的原位固定方法

在審

• 申請號: 201410508186.1
• 申請日: 2014-09-28
• 公開（公告）號: CN104384178A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 邱宇平;施凱順
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: B09C1/00
• 分類號: B09C1/00;B09C1/08
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

技術領域

本發明屬于污染土壤原位修復領域，尤其是涉及一種電子垃圾污染場地中重金屬污染物的原位固定方法。

背景技術

電子垃圾(英語：Electronic?waste或E-waste)是指廢棄后不再使用的電子設備。隨著新興電子技術的不斷升級，電子產品的壽命周期越來越短，電子垃圾的產生量迅速提升。目前，中國制造的電子垃圾數量及噸位在世界上僅次于美國，其帶來的環境問題不容忽視。電子垃圾經過技術處理，可分離出金銀銅等貴金屬，隱藏著巨大的利潤。因此，在國內不少地區出現了電子垃圾集中堆積和拆解的場所。在電子垃圾堆積和拆解的過程中，大量重金屬離子容易通過酸雨淋溶和人工酸解等方式進入場地土壤中，導致場地土壤成為各類高濃度重金屬污染物的源和匯，嚴重威脅當地居民的身體健康。

土壤的重金屬污染治理通常采用的原位修復方法包括：化學淋洗法和化學固定化法。鑒于電子垃圾場地中污染物組分復雜，污染物濃度較高，污染面積通常較大。如若采用化學淋洗法進行處理，經濟代價太大。因此，化學固定化法是推薦的方法。在已有方法中，磷酸鹽沉淀法是一種經濟可行的方法。大多數重金屬離子都易于結合磷酸根，形成難溶的磷酸鹽沉淀。因此可以通過沉淀方式固定土壤中的多種重金屬離子。目前，已有采用納米無定形磷酸鈣(中國發明專利201010523379.6)和含磷固定化試劑組合(中國發明專利201110125022.7和201210437578.4)原位固定土壤重金屬離子的方法報道。

但截至目前，采用含磷無機材料原位固定修復重金屬污染土壤的研究依舊存在一些問題。突出表現為：(1)上述含磷材料大都含有可溶性無機磷酸鹽、磷酸氫鹽和磷酸二氫鹽。在土壤/水環境中容易流失，從而導致含磷材料的長期固定效果不佳。(2)固定化試劑組合的成分較為復雜，除磷酸鹽類外，還包括金屬硫化物、金屬氧化物和氫氧化物，甚至還包括金屬穩定劑和金屬螯合劑等。一方面復合試劑的價格昂貴，另一方面向土壤引入大量成分復雜的人工化學試劑，有可能造成土壤板結，使得土壤失去其應有的理化性質。

生物質炭是生物質在缺氧熱解條件下形成的含碳產物。常規的生物質炭由秸稈或木料等生物質灼燒而成。盡管比表面積較大，但常規生物質炭對重金屬污染物僅有表面吸附能力，總體吸附量并不高。而由動物糞便制得的生物質炭雖然比表面積不大，但含磷的動物糞便在灼燒熱解過程中卻自然生成了無機磷鹽成分，這些成分能通過沉淀方式結合土壤中的重金屬污染物。此外，結合在炭表面上的無機磷鹽成分還具有緩釋能力，有助于長期固定土壤中的重金屬污染物。因此，作為一種環境友好型的土壤修復劑，糞便源生物質炭有望克服以往含磷修復材料的諸多缺點，在電子垃圾污染場地的重金屬污染原位固定修復中，發揮更積極的作用。

發明內容

本發明需要解決的是現有含磷修復材料成分復雜、相關修復試劑用量大，修復應用過程中磷易流失，修復后土壤易板結等問題。本發明通過對含磷糞便的熱解，制得天然含磷的生物質炭。將此環境友好型的含磷修復材料，用于特定的電子垃圾污染場地，以提升重金屬污染的原位固定修復效果。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種電子垃圾污染場地中重金屬污染物的原位固定方法，向電子垃圾污染場地表層土壤中摻入糞便源生物質炭，原位混勻，使糞便源生物質炭與表層土壤中重金屬污染物有效結合固定，其中糞便源生物質炭加入量為土壤干重的1～5wt％。

所述糞便源生物質炭的制備方法如下：

(1)收集家畜或家禽糞便，并干燥處理；

(2)將干燥后的家畜或家禽糞便于馬弗爐中進行缺氧熱解，保持熱解溫度為300～700℃，熱解時間2～4小時；

(3)將熱解產物冷卻后研磨至50～120目顆粒大小，制得糞便源生物質炭。

步驟(3)制得的糞便源生物質炭中元素碳含量大于8wt％，元素磷含量大于1.5wt％。

所述家畜/家禽糞便包括牛糞、豬糞、雞糞和鴨糞。

所述表層土壤是指0～25cm深度的土壤。

所述電子垃圾污染場地中重金屬污染物包括Pb、Cd、Cu或Zn中的一種或多種。

糞便源生物質炭與電子垃圾污染場地表層土壤混合方式包括兩類：

(1)原位收集被重金屬污染的電子垃圾污染場地表層土壤，現場置于大型容器內，按1～5wt％炭/土重量比加入糞便源生物質炭，攪拌、振蕩、旋轉或翻滾使其混合均勻，轉移至原收集點平鋪靜置，靜置時間大于2個自然日；