[发明专利]一种土壤重金属钝化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种土壤重金属钝化剂及其制备方法和应用，属于资源与环境技术领域。该土壤重金属钝化剂富含较高的活性硅，含量可达15％～30％。其制备过程包括步骤：首先将活化剂与含硅废渣进行充分混合并磨细至小于100目，然后于700‑800℃温度下进行焙烧，最后经球磨制得富含活性硅的土壤重金属钝化剂。本发明制备流程简单，充分利用含硅废渣中的硅资源，不仅有利于解决含硅废渣的资源化问题，而且对土壤重金属污染治理有重要的意义，可以实现较高的经济效益和环境效益。

技术领域

本发明属于资源与环境技术领域，具体涉及一种富含活性硅的土壤重金属钝化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着城市和工矿业的快速发展，人们对土壤环境的影响越来越显著，土壤重金属的污染已经成为威胁周围生态环境和影响人类健康的重要因素之一。由于重金属具有难降解，易迁移，高毒性的特点，这些重金属在自然条件下不但可以通过淋溶和侵蚀，进入周围水体，而且可以经由植物的吸收，通过食物链进入植物和动物，甚至人类。因此，找到一种快速有效固定和清除土壤中重金属的方法迫在眉睫。

钝化剂作为一种土壤重金属化学修复的处理方法，是修复土壤重金属污染的一种重要的手段。常见的无机钝化剂包括石灰性碱性物质，炭材料，粘土矿物和含磷材料等。然而，石灰性物质易加速土壤有机质分解，破坏使土壤结构，使用时必需加以控制；碳材料修复的重金属污染土壤易因碳的降解而导致重金属的再次释放；利用粘土矿物对重金属进行处理时，通常需要先对其进行改性，以增加其处理能力，但其效果受土壤和重金属类型影响；含磷材料修复土壤易引起富营养化，导致二次污染。可见，这些材料都有不同程度的缺点。

考虑到土壤是农作物生长重要的资源，寻找一种既能给农田土壤的植物提供养分，又能作为土壤重金属污染的钝化修复材料，对农田土壤的污染修复和治理具有重要的意义。而富含活性硅的钝化材料可作为一种较为理想的土壤重金属污染修复材料。首先，硅被国际土壤界认为是继氮、磷、钾之后第4种植物营养元素，可促进植物生长，而我国大量农田区域的土壤缺乏有效硅；其次，硅被植物吸收后可以降低重金属对植物的毒害作用；此外，硅在施入土壤后也可降低土壤中重金属活性，减小土壤重金属的危害。

由此可见，以富含活性硅的钝化材料作为土壤重金属污染的修复剂，不管是对于我国的农业生产，还是对于我国的污染农田土壤的治理修复，都具有显著的意义。

含硅废渣作为工业废渣之一，如果不加处置，不仅会占用土地，而且会对周围环境造成影响。将其进行土壤重金属钝化剂的开发利用，不仅可以充分利用其中的硅资源，实现废物的回收再利用，还可以应用于土壤重金属污染的修复，实现一定的环境效益，此外，钝化剂中的有效硅施入土壤，还可以增强土壤肥效，促进作物的生长。因此，开发利用含硅废渣进行土壤重金属钝化剂的制备具有显著的应用价值。

发明内容

针对现有钝化剂存在诸多不足的问题以及含硅废渣有待处理的问题，本发明目的在于提供一种富含活性硅的土壤重金属钝化剂，这种钝化剂不仅具有修复重金属污染土壤的能力，还具有提高土壤中有效硅的含量，促进植物的生长的优点。

本发明的另一目的在于提供一种上述土壤重金属钝化剂的制备方法，这种方法具有流程简单、规模可控等优点。

本发明的另一目的还在于提供一种土壤重金属钝化剂的应用。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种富含活性硅的土壤重金属钝化剂，其以二氧化硅计的活性硅含量为15％～30％。所述土壤重金属钝化剂原料组成为含硅废渣和活化剂，其中所述含硅废渣的重量百分比例为45％-62％，所述活化剂重量百分比例为38％-55％。所述含硅废渣的SiO₂含量不低于40％；所述活化剂为碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钙中的一种或几种。

另外，本发明提供一种土壤重金属钝化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：