[發明專利]一種底泥穩定化試劑及其應用

無效

• 申請號: 201110458215.4
• 申請日: 2011-12-31
• 公開（公告）號: CN102531301A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 柴曉利;侯琳琳;王冬揚;邱端陽
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C02F11/00
• 分類號: C02F11/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松

技術領域

本發明屬于環保技術領域，涉及一種用于底泥穩定化的底泥穩定化試劑及其用途。

背景技術

底泥是水環境中污染物的源與匯，其主要污染物包括如鎘、鎳、鉻、銅、鋅、鉛等重金屬。當水體中輸入的污染物來源逐漸減少時，污染底泥仍然可以使水體質量惡化，進而對水生生態和人類生產生活等產生不利影響。如果對疏浚底泥處置不當，則可能對周圍環境的土地和地下水造成污染，進而對環境的生態造成破壞。而目前對污染底泥的異位修復技術大多面臨存在二次污染風險、處理成本較高無法適用于大規模處理的問題。因此，有必要研究治理疏浚底泥的重金屬等污染的新技術。

疏浚底泥的重金屬處理方法主要有淋洗和穩定化。由于利用淋洗修復重金屬污染底泥，不僅費用昂貴，而且存在二次污染的風險。而穩定化技術雖然不能減少底泥中重金屬的含量，但是可以使底泥中重金屬的形態向殘渣態轉變，進而減少重金屬的生物毒性。

因此，需要降低底泥的浸出毒性，才能避免其在資源化利用的過程中二次污染。傳統的方式是添加水泥和石灰等固化劑，這些方式需要添加大量的材料，添加量超過30％，增加了垃圾量，如果再遇水，還可能逆轉變成污泥，同時，對Cd、Cr等毒性較大的重金屬的穩定化結果不好。而采用添加納米鐵粉的方式來穩定化污泥，其添加量少，并且對Cd、Cr等毒性較大的重金屬的穩定化有較好的效果，可避免其在資源化利用時產生更大的二次污染。

發明內容

為克服現有技術中穩定化試劑的缺點，本發明提供一種成分簡單且穩定化性能優異的底泥穩定化試劑及其應用。本發明的穩定化試劑特別適用于河道疏浚底泥的穩定化。該穩定化試劑中含有納米鐵粉及水。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種底泥穩定化試劑，由包含以下重量百分比的組分制成：

納米鐵粉17％～25％，

水75％～83％。

所述的水的重量百分比優選80％。

所述的納米鐵粉是納米級顆粒物質，其顆粒物表面是四氧化三鐵，內在是單質鐵，優選α-Fe。

所述的納米鐵粉的粒徑為50-80nm，優選70nm。

2FeO(OH)+3H₂→2Fe⁰+4H₂O

3Fe⁰+4H₂O→Fe₃O₄+4H₂

其中FeO(OH)是從FeSO₄與其他物質反應中析出的，而α-Fe是FeO(OH)與氫氣在加熱的環境中產生的，同時α-Fe與水蒸氣反應生成磁鐵礦。

一種上述底泥穩定化試劑用于穩定底泥的用途，包含以下步驟：

(1)按上述比例稱取納米鐵粉和水，將其攪拌均勻，形成水凝膠液體，得到底泥穩定化試劑；

(2)將步驟(1)配制的穩定化試劑加入疏浚底泥中，使底泥和添加的穩定化試劑充分混合；

(3)將步驟(2)中添加過穩定化試劑的底泥鋪于地面，在通風、遮光的條件下穩定后其浸出毒性會大大降低。

所述的步驟(2)中，攪拌時間為10～15分鐘，再放入振蕩機振蕩2～3小時。

所述的步驟(2)中，穩定化試劑與底泥的用量比為500～700mL步驟(1)所述的穩定化試劑/1Kg底泥。

所述的步驟(3)中，穩定時間為500～550h。

本發明的底泥穩定化試劑將會與底泥中的重金屬發生反應，使其化學結構產生變化，形成更加穩定的化學物質，從而大大降低疏浚底泥的浸出毒性。其中Cr、Fe、Cu的反應式如下：

Cr₂O₇^2-+3Fe+7H₂O→Cr₂Fe₃(OH^-)₁₂+2OH^-

Pb₃O₄+Fe₃O₄→3PbFe₂O₄

CuO+Fe₃O₄+H₂O→CuFeO₂+2FeO(OH)

以上原料現場按照比例加入污泥攪拌設備。

本發明具有以下有益效果：