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濕法解毒聯(lián)合穩(wěn)定化修復(fù)含鉻污染土壤的方法

閱讀:342發(fā)布:2024-02-24

專利匯可以提供濕法解毒聯(lián)合穩(wěn)定化修復(fù)含鉻污染土壤的方法專利檢索,專利查詢,專利分析的服務(wù)。并且本 發(fā)明 涉及一種濕法解毒聯(lián)合穩(wěn)定化修復(fù)含鉻污染 土壤 的方法,包括以下步驟:將含鉻污染土在 球磨機(jī) 中進(jìn)行濕法球磨,加入硫化鈉還原劑均勻混合進(jìn)行還原反應(yīng)將含鉻料漿進(jìn)行 水 溶性六價(jià)鉻還原,將 無機(jī)酸 加入含鉻料漿中均勻混合,將含鉻料漿的pH值調(diào)節(jié)至4-6,將含鉻料漿中的酸溶性六價(jià)鉻溶出;將還原劑加入pH值調(diào)節(jié)好的含鉻料漿中并均勻混合進(jìn)行第二次還原處理,反應(yīng)時(shí)間控制在2-4小時(shí)、熟化6-12小時(shí),將含鉻料漿中酸溶性六價(jià)鉻進(jìn)行還原形成三價(jià)鉻,對(duì)第二次還原后的含鉻料漿進(jìn)行固液分離,分離后的濾液返回至球磨機(jī)中;分離后的解毒鉻污染土加入穩(wěn)定劑進(jìn)行穩(wěn)定化處理。本發(fā)明具有處理效果好、運(yùn)行價(jià)格低、無二次污染、適用性強(qiáng)的特點(diǎn)。,下面是濕法解毒聯(lián)合穩(wěn)定化修復(fù)含鉻污染土壤的方法專利的具體信息內(nèi)容。

1.一種濕法解毒聯(lián)合穩(wěn)定化修復(fù)含鉻污染土壤的方法,其特征在于:包括以下步驟: ⑴、將含鉻污染土在球磨機(jī)中進(jìn)行濕法球磨,使含鉻料漿的顆料在150目以上,含鉻料漿的波美度室溫下控制在40-60°Bé,并加入硫化鈉還原劑均勻混合,還原反應(yīng)控制在1-2小時(shí),將含鉻料漿進(jìn)行溶性六價(jià)鉻還原,按質(zhì)量比,硫化鈉還原劑的投加量與含鉻污染土比為0.001-0.01:1;
⑵、將無機(jī)酸加入含鉻料漿中均勻混合,將含鉻料漿的pH值調(diào)節(jié)至4-6,將含鉻料漿中的酸溶性六價(jià)鉻溶出;
⑶、將還原劑加入pH值調(diào)節(jié)好的含鉻料漿中并均勻混合進(jìn)行第二次還原處理,按質(zhì)量比,所述還原劑的投加量與含鉻污染土比為0.02-0.1:1,第二次還原反應(yīng)時(shí)間控制在2-4小時(shí),反應(yīng)后熟化6-12小時(shí),將含鉻料漿中酸溶性六價(jià)鉻進(jìn)行還原形成三價(jià)鉻,所述的還原劑為硫酸、焦亞硫酸鈉、亞硫酸鈉、氯化亞鐵的其中一種或兩種以上的任意組合物; ⑷、對(duì)第二次還原后的含鉻料漿進(jìn)行固液分離,分離后的濾液排至液罐或返回至球磨機(jī)中,分離后的解毒鉻污染土進(jìn)入下一步的穩(wěn)定化處理;
⑸、對(duì)解毒鉻污染土加入穩(wěn)定劑進(jìn)行穩(wěn)定化處理,其中,按質(zhì)量百分比,穩(wěn)定劑的投加量是含鉻污染土的0.02-0.15:1,經(jīng)攪拌反應(yīng)后得到修復(fù)后的土壤,其中:所述的穩(wěn)定劑的組份按質(zhì)量百分比,包括30-50%的石灰、20-30%的富含組分和20-40%的改性有機(jī)土,其中所述的富含硅組分包括高爐礦渣、玄武巖高嶺土灰的其中之一或兩種以上任意組合物,所述的改性有機(jī)土為蒙脫石、膨潤土、鋰蒙脫石或凹凸棒石中的其中一種或兩種以上任意組合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕法解毒聯(lián)合穩(wěn)定化修復(fù)含鉻污染土壤的方法,其特征在于:所述含鉻料漿的波美度室溫下為45-55°Bé。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕法解毒聯(lián)合穩(wěn)定化修復(fù)含鉻污染土壤的方法,其特征在于:所述硫化鈉還原劑的投加量與含鉻污染土的質(zhì)量比為0.003-0.008:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕法解毒聯(lián)合穩(wěn)定化修復(fù)含鉻污染土壤的方法,其特征在于:所述無機(jī)酸的投加量與含鉻污染土的質(zhì)量比為0.04-0.8:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕法解毒聯(lián)合穩(wěn)定化修復(fù)含鉻污染土壤的方法,其特征在于:所述的無機(jī)酸為硫酸、鹽酸、硝酸、磷酸、氫溴酸氫碘酸氫氟酸的其中之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的濕法解毒聯(lián)合穩(wěn)定化修復(fù)含鉻污染土壤的方法,其特征在于:所述的穩(wěn)定劑包括35-45%的石灰、22-28%的富含硅組分和25-35%的改性有機(jī)土。

說明書全文

濕法解毒聯(lián)合穩(wěn)定化修復(fù)含鉻污染土壤的方法

技術(shù)領(lǐng)域

[0001] 本發(fā)明涉及一種濕法解毒聯(lián)合穩(wěn)定化修復(fù)含鉻污染土壤的方法,屬于重金屬土壤修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

[0002] 鉻污染來源主要是工業(yè)含鉻廢氣和、廢渣的排放。如金屬加工、鉻冶煉、電、制革、顏料、耐火材料和化工等工業(yè)。鉻作為五毒元素之一,具有極強(qiáng)的致疾致癌作用,對(duì)人們的環(huán)境健康造成了嚴(yán)重的威脅。其中,六價(jià)鉻的毒性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于三價(jià)鉻。六價(jià)鉻具有較強(qiáng)的致癌和致突變特性,是國際公認(rèn)的47種最危險(xiǎn)的廢物之一。
[0003] 土壤污染的治理也因此已受到普遍重視。對(duì)鉻污染的治理途徑主要有兩種,一是將鉻從被污染土壤中清除,但工藝復(fù)雜,處理成本高。另一種是改變鉻在土壤中的存在形態(tài),將六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻,降低其在環(huán)境中的遷移能生物可利用性。改變鉻在土壤中存在形態(tài)的處理方法主要有干法和濕法兩種解毒方式,其中濕法解毒工藝由于運(yùn)行成本低、處理效果好、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn),是近年來在多個(gè)大的項(xiàng)目中有實(shí)際應(yīng)用。利用濕法解毒工藝來解決鉻污染土的問題,雖然易達(dá)到短期的解毒效果,但是濕法解毒后的土壤不進(jìn)行后續(xù)處理,在日后長期存在的環(huán)境中有可能會(huì)出現(xiàn)反彈現(xiàn)象,導(dǎo)致六價(jià)鉻再次超標(biāo),影響環(huán)境安全。尤其受鉻渣堆放影響的場地中,土壤鉻污染主要以水溶性和酸溶性鉻存在,因此目前普通的方法難以達(dá)到鉻污染土壤徹底解毒的要求。

發(fā)明內(nèi)容

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種處理效果好、運(yùn)行價(jià)格低、無二次污染、適用性強(qiáng)的濕法解毒聯(lián)合穩(wěn)定化修復(fù)含鉻污染土壤的方法。
[0005] 本發(fā)明專利為達(dá)到上述目的的技術(shù)方案是:一種濕法解毒聯(lián)合穩(wěn)定化修復(fù)含鉻污染土壤的方法,其特征在于:包括以下步驟:
[0006] ⑴、將含鉻污染土在球磨機(jī)中進(jìn)行濕法球磨,使含鉻料漿的顆料在150目以上,含鉻料漿的波美度室溫下控制在40-60°Bé,并加入硫化鈉還原劑均勻混合,還原反應(yīng)控制在1-2小時(shí),將含鉻料漿進(jìn)行水溶性六價(jià)鉻還原,按質(zhì)量比,硫化鈉還原劑的投加量與含鉻污染土比為0.001-0.01:1;
[0007] ⑵、將無機(jī)酸加入含鉻料漿中均勻混合,將含鉻料漿的pH值調(diào)節(jié)至4-6,將含鉻料漿中的酸溶性六價(jià)鉻溶出;
[0008] ⑶、將還原劑加入pH值調(diào)節(jié)好的含鉻料漿中并均勻混合進(jìn)行第二次還原處理,按質(zhì)量比,所述還原劑的投加量與含鉻污染土比為0.02-0.1:1,第二次還原反應(yīng)時(shí)間控制在2-4小時(shí),反應(yīng)后熟化6-12小時(shí),將含鉻料漿中酸溶性六價(jià)鉻進(jìn)行還原形成三價(jià)鉻,所述的還原劑為硫酸亞鐵、焦亞硫酸鈉、亞硫酸鈉、氯化亞鐵的其中一種或兩種以上的任意組合物;
[0009] ⑷、對(duì)第二次還原后的含鉻料漿進(jìn)行固液分離,分離后的濾液排至液罐或返回至球磨 機(jī)中,分離后的解毒鉻污染土進(jìn)入下一步的穩(wěn)定化處理;
[0010] ⑸、對(duì)解毒鉻污染土加入穩(wěn)定劑進(jìn)行穩(wěn)定化處理,其中,按質(zhì)量百分比,穩(wěn)定劑的投加量是含鉻污染土的0.02-0.15:1,經(jīng)攪拌反應(yīng)后得到修復(fù)后的土壤,其中:所述的穩(wěn)定劑的組份按質(zhì)量百分比,包括30-50%的石灰、20-30%的富含組分和20-40%的改性有機(jī)土,其中所述的富含硅組分包括高爐礦渣、玄武巖高嶺土灰的其中之一或兩種以上的任意組合物,所述的改性有機(jī)土為蒙脫石、膨潤土、鋰蒙脫石或凹凸棒石中的其中一種或兩種以上任意組合物。
[0011] 本發(fā)明采用上述技術(shù)方案后具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0012] 1、本發(fā)明采用兩步還原解毒及穩(wěn)定化處理,先對(duì)含鉻污染土壤在各自適宜的反應(yīng)環(huán)境投加不同的還原劑,第一次是在含鉻污染土壤進(jìn)行濕法球磨破碎投加硫化鈉,使污染土壤中水溶性六價(jià)鉻得到還原,第二次是含鉻污染土壤在酸性環(huán)境下,投加硫酸亞鐵、焦亞硫酸鈉、亞硫酸鈉、氯化亞鐵等還原劑,將污染土壤中的酸溶性六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻,通過兩步還原法可以使污染土壤中的六價(jià)鉻得到充分解毒。
[0013] 具體的化學(xué)反應(yīng)式如下:
[0014] 水溶性六價(jià)鉻還原:8CrO42-+6S2-+23H2O→8Cr(OH)3↓+3S2O32-+22OH-, [0015] 酸溶性六價(jià)鉻溶出:2CaCrO4+4H+→2Ca2++H2Cr2O7+H2O,
[0016] 酸溶性六價(jià)鉻還原:CrO42-+3Fe2++8H+→3Fe3++Cr3++4H2O,
[0017] 4CrO42-+3S2O52-+14H+→4Cr3++6SO42-+7H2O,
[0018] 本發(fā)明在經(jīng)過兩步還原階段后,再向固液分離后得到的含三價(jià)鉻的解毒鉻污染土3+ -
繼續(xù)加入穩(wěn)定劑,對(duì)三價(jià)鉻進(jìn)行穩(wěn)定化處理:Cr +3OH →Cr(OH)3,通過本發(fā)明穩(wěn)定劑中的石灰,促使修復(fù)后土壤能保持一定的性環(huán)境,降低鉻的溶解度,促進(jìn)鉻形成氫化鉻沉淀,由于土壤的pH值升高,使土壤表面負(fù)電荷增強(qiáng),從而使對(duì)鉻的親和力增強(qiáng),提高其吸附能力,同時(shí)堿性物質(zhì)的加入還改善土壤結(jié)構(gòu)、增加膠體的凝聚力。本發(fā)明穩(wěn)定劑中的富含硅具有很好的比表面積以及較高的離子交換容量和較強(qiáng)的離子交換能力,因此能與鉻形成混合物或者以其他形式結(jié)合成穩(wěn)定的形態(tài),可使解毒后土壤中三價(jià)鉻的遷移能力和生物有效性得到最大程度的降低,確保解毒后的鉻土不會(huì)出現(xiàn)反彈現(xiàn)象,可以適用不同土壤特性、不同含量的鉻污染土壤的解毒修復(fù)處理。
[0019] 2、本發(fā)明將濕法解毒和穩(wěn)定化相結(jié)合,通過對(duì)含鉻污染土壤進(jìn)行濕法球磨破碎與酸溶處理后,將其中六價(jià)鉻溶出到液相中,本發(fā)明通過氧化還原反應(yīng)、共沉淀反應(yīng)等協(xié)同過程將六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻并穩(wěn)定在土壤中,修復(fù)后的土壤中六價(jià)鉻和總鉻的浸出液濃度得到有效控制。本發(fā)明采用穩(wěn)定處理后能確保解毒后的鉻土不會(huì)出現(xiàn)反彈現(xiàn)象,通過濕法解毒和穩(wěn)定化相結(jié)合,能更有效更充分的達(dá)到修復(fù)目標(biāo)。
[0020] 3、本發(fā)明穩(wěn)定劑的各組成簡單易得,成本低,而且穩(wěn)定劑中的富含硅組分和改性有機(jī)土所含的元素都是土壤本身的組成元素,不會(huì)給土壤帶來二次污染。本發(fā)明通過穩(wěn)定劑各組分的協(xié)同作用,在修復(fù)過程中能實(shí)現(xiàn)出最好的穩(wěn)定化處理效率,通過穩(wěn)定劑能夠很好的將鉻污染風(fēng)險(xiǎn)降低最低,不會(huì)出現(xiàn)污染反彈的現(xiàn)象。

具體實(shí)施方式

[0021] 本發(fā)明的濕法解毒聯(lián)合穩(wěn)定化修復(fù)含鉻污染土壤的方法,包括以下步驟: [0022] ⑴、將含鉻污染土在球磨機(jī)中進(jìn)行濕法球磨,可在常溫下對(duì)含鉻污染土用濕法球磨成漿料,使含鉻料漿的顆料在150目以上,含鉻料漿的波美度室溫下控制在40-60°Bé,最好含鉻料漿的波美度室溫下為45-55°Bé,加入硫化鈉還原劑均勻混合,硫化鈉還原劑可直接加入球磨機(jī)中,或硫化鈉還原劑加入在含鉻料漿內(nèi),還原反應(yīng)控制在1-2小時(shí),將含2- 2- 2-+
鉻料漿進(jìn)行水溶性六價(jià)鉻還原,其化學(xué)反應(yīng)式為:8CrO4 +6S +23H2O→8Cr(OH)3↓+3S2O3 2-
2OH,使污染土壤中水溶性六價(jià)鉻得到還原。按質(zhì)量比,硫化鈉還原劑的投加量與含鉻污染土比為0.001-0.01:1,最好硫化鈉還原劑的投加量與含鉻污染土比在0.003-0.008:1,本發(fā)明含鉻料漿的波美度及硫化鈉還原劑具體的投加量見表1所示,
[0023] 表1
[0024]
[0025] ⑵、將無機(jī)酸加入含鉻料漿中均勻混合,將含鉻料漿的pH值調(diào)節(jié)至4-6,將含鉻料漿中的酸溶性六價(jià)鉻溶出,本發(fā)明的無機(jī)酸為硫酸、鹽酸硝酸、磷酸氫溴酸、氫碘酸或氫+ 2+氟酸的其中之一,其化學(xué)反應(yīng)式為:2CaCrO4+4H →2Ca +H2Cr2O7+H2O,使土壤表面負(fù)電荷增強(qiáng),從而使對(duì)鉻的親和力增強(qiáng),提高其吸附能力,含鉻料漿的pH值見表2所示, [0026] 表2
[0027]
[0028] ⑶、將還原劑加入含鉻料漿中均勻混合進(jìn)行第二次還原處理,本發(fā)明的還原劑為硫酸亞鐵、焦亞硫酸鈉、亞硫酸鈉、氯化亞鐵的其中一種或兩種以上的任意組合物;第二次還原反應(yīng)時(shí)間控制在2-4小時(shí),反應(yīng)后漿料熟化6-12小時(shí),將含鉻料漿中酸溶性六價(jià)鉻進(jìn)2- 2+ + 3+ 3+ 2- 2-
行還原形成三價(jià)鉻,其化學(xué)反應(yīng)式為:CrO4 +3Fe +8H →3Fe +Cr +4H2O,4CrO4 +3S2O5 +14+ 3+ 2-
H →4Cr +6SO4 +7H2O,使污染土壤中的六價(jià)鉻得到充分解毒。本發(fā)明還原劑具體的投加量見表3所示,
[0029] 表3
[0030]無機(jī)酸 實(shí)施例1 實(shí)施例2 實(shí)施例3 實(shí)施例4 實(shí)施例5 實(shí)施例6 實(shí)施例7 實(shí)施例8硫酸亞鐵 0.05:1 0.1:1
焦亞硫酸鈉 0.02:1 0.01:1 0.08:1
亞硫酸鈉 0.02:1 0.06:1
氯化亞鐵 0.04:1 0.09:1
[0031]
[0032] ⑷、對(duì)第二次還原后的含鉻料漿進(jìn)行固液分離,可采用真空過濾機(jī)或壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離,分離后的濾液排至液罐或返回至球磨機(jī),以循環(huán)利用,分離后的解毒鉻污染土進(jìn)入下一步的穩(wěn)定化處理。
[0033] ⑸、對(duì)解毒鉻污染土加入穩(wěn)定劑進(jìn)行穩(wěn)定化處理,本發(fā)明穩(wěn)定劑的組份按質(zhì)量百分比,包括30-50%的石灰、20-30%的富含硅組分和20-40%的改性有機(jī)土,最好穩(wěn)定劑包括35-45%的石灰、22-28%的富含硅組分和25-35%的改性有機(jī)土,本發(fā)明的富含硅的組分包括高爐礦渣、玄武巖、高嶺土或粉煤灰的其中之一或兩種以上的任意組合物,改性有機(jī)土為蒙脫石、膨潤土、鋰蒙脫石或凹凸棒石中的其中一種或兩種以上任意組合物,所含的元素都是土壤本身的組成元素,不會(huì)給土壤帶來二次污染,質(zhì)量百分比,本發(fā)明穩(wěn)定劑具體組份按見表4所示,
[0034] 表4
[0035]
[0036] 按質(zhì)量百分比,本發(fā)明穩(wěn)定劑的投加量是含鉻污染土的0.02-0.15:1,穩(wěn)定劑的投加量最好是含鉻污染土的0.05-0.12:1,對(duì)含鉻污染土進(jìn)行固化。本發(fā)明穩(wěn)定劑具體的投加量見表5所示,
[0037]表5
[0038] 對(duì)加有穩(wěn)定劑的含鉻污染土進(jìn)行攪拌得到修復(fù)后的土壤,本發(fā)明通過對(duì)解毒后土加入穩(wěn)定劑處理,確保解毒后的鉻土不會(huì)出現(xiàn)反彈現(xiàn)象。
[0039] 試驗(yàn)為原鉻渣堆放的場地,由于受到鉻渣的影響,待處理的受污染土壤受到嚴(yán)重的鉻污染,土壤中總鉻含量為102-7162mg/kg,六價(jià)鉻含量為9.8-1940mg/kg。 [0040] 在需修復(fù)的鉻污染場地上挖掘污染土,送入球磨機(jī)進(jìn)行濕磨,將鉻污染土粉碎至150目以上,且進(jìn)入反應(yīng)罐前加入一定量的工藝循環(huán)水或清水調(diào)整固液比,含鉻料漿的波美度室溫下控制在50°Bé左右,按表1各實(shí)施例陸續(xù)加入硫化鈉還原劑,反應(yīng)1.5小時(shí),第一
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