[發明專利]一種高效修復砷污染土壤的固化劑及其應用

有效

• 申請號: 202110392758.4
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113118202B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 黃永炳;謝依廷;肖謠;湯冬梅;李智鵬;李顏政
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B09C1/08
• 分類號: B09C1/08
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 李艷景;崔友明

本發明公開了一種高效修復砷污染土壤的固化劑及其應用。該固化劑包括氨水、硫酸亞鐵和海泡石，其中氨水、硫酸亞鐵和海泡石的體積質量比為：(15?25)mL：(70?85)g:(35?45)g。本發明固化劑成分簡單，原料廉價易得，用于修復砷污染土壤時，可將高毒性的砷三基本完全氧化成砷五，砷五生成砷鐵礦和砷酸鐵共沉淀或被吸附固定，從而降低土壤砷毒性和遷移性，實現對砷污染土壤的高效修復。

技術領域

本發明屬于重金屬污染土壤治理技術領域，具體涉及一種高效修復砷污染土壤的固化劑及其應用。

背景技術

土壤污染問題是當今我們國家很重要的環境污染問題，解決該問題刻不容緩。土壤砷污染修復中，最常用的固化劑為環境礦物材料和含鐵材料，但是環境礦物材料(如海泡石)對砷污染土壤的修復作用有限，一般情況下要對其進行改性才能達到較好的修復效果。含鐵藥劑是一類非常理想的砷污染土壤修復材料，但是在對砷污染土壤進行修復的過程中，含鐵材料的用量也會對固砷效果產生影響，一般來說，含鐵材料的用量與其對土壤中砷的穩定化效率成正比。但是當含鐵材料添加過多時會對土壤環境的平衡造成破壞。因此，如何在高效修復砷污染土壤的同時，通過不同藥物之間的協同作用降低單一藥物使用量，減小對土壤環境的影響是當務之急。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種高效修復砷污染土壤的固化劑及其應用。該固化劑成分簡單，原料廉價易得，用于修復砷污染土壤時，可將高毒性的砷三基本完全氧化成砷五，砷五生成砷鐵礦和砷酸鐵共沉淀或被吸附固定，從而降低土壤砷毒性和遷移性，實現對砷污染土壤的高效修復。

為了解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

提供一種高效修復砷污染土壤的固化劑，包括氨水、硫酸亞鐵和海泡石，其中氨水、硫酸亞鐵和海泡石的體積質量比為：(15-25)mL：(70-85)g:(35-45)g。

按上述方案，所述的固化劑中，氨水、硫酸亞鐵和海泡石的體積質量比為20mL：80g：40g。

按上述方案，所述氨水濃度為25～28％。

按上述方案，所述海泡石粒徑為100-120目。

提供上述高效修復砷污染土壤的固化劑在砷污染土壤污染中的應用。

按上述方案，所述應用具體為：將所述的固化劑中的氨水、硫酸亞鐵和海泡石分別加到砷污染土壤中，并保持土壤含水率為30～35％，混合均勻，用鹽酸調節土壤pH保持在6-7的范圍內，固化處理六-八周。優選地，鹽酸濃度為2～5％。

按上述方案，所述修復砷污染土壤的固化劑在砷污染土壤污染中的摻入量為：所述氨水投加濃度為15-25mL/kg土壤，硫酸亞鐵70-85g/kg土壤，海泡石35-45g/kg土壤。

按上述方案，所述砷污染土壤中砷的含量為450～500mg/kg。

本發明以常見的化學藥品氨水、硫酸亞鐵和海泡石為原料，組成簡單低廉的復合固化劑，可用于高效修復砷污染土壤。其中固化劑中的氨水呈弱堿性，能中和呈弱酸性的硫酸亞鐵，同時還能為土壤提供羥基，Fe(II)被氧氣氧化為Fe(III)，Fe(III)會與羥基形成鐵羥基的化合物，從而形成高活性氧化劑(Fe(II)與Fe(OH)₃共存時氧化性最高)，將As(III)氧化為As(V)，同時還能與土壤中的砷發生絡合反應而生成共沉淀Fe(II)-As(V)礦物(即砷鐵礦)和砷酸鐵(難溶性砷化合物)，從而降低土壤砷毒性和遷移性；此外形成的鐵羥基還對海泡石有一定的改性作用，使海泡石的比表面積增大，從而增加海泡石對土壤中砷的吸附能力，使土壤中砷形態從溶液態轉成吸附態，從而降低土壤砷的遷移性；而鐵羥基本身對土壤中砷的吸附有穩定化作用。將該固化劑應用于處理砷污染土壤時操作簡單，對于砷三砷五土壤穩定化效果好，能使土壤中高毒性的砷三基本完全被氧化成砷五，并有效降低土壤中砷五的生物有效性，有利于土壤的后續利用。