[發(fā)明專利]針對(duì)重金屬污染土壤溫穩(wěn)性的改性材料及低碳化處置方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210166186.2
• 申請(qǐng)日: 2022-02-23
• 公開（公告）號(hào): CN114591746A
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李敏;張然然
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C09K17/40
• 分類號(hào): C09K17/40;B09C1/08;C09K103/00
• 代理公司: 成都其高專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 51244
• 代理人: 任坤

本發(fā)明公開了針對(duì)重金屬污染土壤溫穩(wěn)性的改性材料及低碳化處置方法，包括原材料粉劑和配合使用的改性液劑、沉淀液劑，所述原材料粉劑包括以下成分及質(zhì)量含量為：醇酸堿改性生物炭10?15份、七水合硫酸亞鐵8?10份、六水合三氯化鐵14?18份。本發(fā)明所述改性材料不但具有良好的溫穩(wěn)性，對(duì)重金屬的固化率略高于水泥，且制備簡單、成本低廉，對(duì)廢棄農(nóng)作物中的碳實(shí)現(xiàn)資源化利用，降低碳排放。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境巖土工程技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及針對(duì)重金屬污染土壤溫穩(wěn)性的改性材料及低碳化處置方法。

背景技術(shù)

2020年《中國生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)》顯示，影響農(nóng)用地土壤環(huán)境質(zhì)量的主要污染物是重金屬。隨著我國工業(yè)化和城鎮(zhèn)化不斷推進(jìn)，重金屬污染已成為中國當(dāng)前最突出的土壤環(huán)境污染問題，具有難降解、可生物富集、毒性強(qiáng)等特點(diǎn)，對(duì)整體生態(tài)系統(tǒng)造成不可逆轉(zhuǎn)的危害，因此開展重金屬污染土體治理與修復(fù)工作迫在眉睫。

固化修復(fù)可降低重金屬在環(huán)境中的遷移性、滲透性、生物有效性，被美國國家環(huán)保局(USEPA)稱為處理有毒有害固廢的最佳技術(shù)，其應(yīng)用比例顯著高于其他修復(fù)技術(shù)，是當(dāng)前環(huán)境巖土領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。固化修復(fù)技術(shù)的關(guān)鍵在于選擇合適的固化材料。

當(dāng)前，水泥作為應(yīng)用最普遍的固化材料，雖然對(duì)重金屬具有良好的固化效果，但也存在以下缺陷：(1)污染土溫穩(wěn)性差：隨溫度升高，水泥固化污染土的浸出毒性持續(xù)增大，70℃下污染土的浸出毒性超標(biāo)；凍融循環(huán)作用下，水泥固化污染土的浸出毒性在5次循環(huán)時(shí)也接近限值。(2)修復(fù)前后土壤理化性質(zhì)改變：水泥固化后土壤pH值升值11.0左右，土的增容比大幅度增加。(3)生產(chǎn)成本高，污染環(huán)境：水泥生產(chǎn)耗能大，原材料成本高，且二氧化碳排放量大。

在固化污染土的實(shí)際應(yīng)用過程中，我國夏季持續(xù)高溫暴曬使地表溫度容易達(dá)到70℃以上，冬季固化土也易處于凍結(jié)、融化交替狀態(tài)，污染土的溫度穩(wěn)定性應(yīng)予以考慮。綜上所述，為克服傳統(tǒng)固化材料水泥的缺陷，尋找一種溫穩(wěn)性強(qiáng)、固化效果好、成本低、環(huán)境友好的固化劑十分必要。

發(fā)明內(nèi)容

(一)解決的技術(shù)問題

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是針對(duì)傳統(tǒng)固化材料水泥的不足，提供了針對(duì)重金屬污染土壤溫穩(wěn)性的改性材料，并提供了重金屬污染土的低碳化處置方法。

(二)技術(shù)方案

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

針對(duì)重金屬污染土壤溫穩(wěn)性的改性材料，包括原材料粉劑和配合使用的改性液劑、沉淀液劑，所述原材料粉劑包括以下成分及質(zhì)量含量為：醇酸堿改性生物炭10-15份、七水合硫酸亞鐵8-10份、六水合三氯化鐵14-18份。

優(yōu)選的，所述改性液劑包括5mol/L乙醇溶液、1mol/L鹽酸溶液和1mol/L氫氧化鈉溶液，所述沉淀液劑包括5mol/L氫氧化鈉溶液。

優(yōu)選的，所述醇酸堿改性生物炭由生物炭改性制得，其制備方法包括如下步驟：

S1：取生物炭于錐形瓶中，按固液比1:5加入5mol/L乙醇溶液,放入恒溫振蕩器以120-180r/min轉(zhuǎn)速振蕩1h，取出后用去離子水洗滌，抽濾至濾液pH值6.5-7.5，放入烘箱烘干，研磨過200目篩備用，獲得醇改性生物炭；

S2：取所述醇改性生物炭于錐形瓶中，按固液比1:10加入1mol/L鹽酸溶液，放入恒溫振蕩器以120-180r/min轉(zhuǎn)速振蕩1h，取出后用去離子水洗滌，抽濾直至濾液pH值6.5-7.5，放入烘箱烘干，研磨過200目篩備用，獲得醇酸改性生物炭；

S3：取所述醇酸改性生物炭于錐形瓶中，按固液比1:10加入1mol/L氫氧化鈉溶液,放入恒溫振蕩器以120-180r/min轉(zhuǎn)速振蕩1h，取出后用去離子水洗滌，抽濾直至濾液pH值6.5-7.5，放入烘箱烘干，研磨過200目篩備用，獲得醇酸堿改性生物炭。