[发明专利]针对重金属污染土壤温稳性的改性材料及低碳化处置方法

说明书

本发明公开了针对重金属污染土壤温稳性的改性材料及低碳化处置方法，包括原材料粉剂和配合使用的改性液剂、沉淀液剂，所述原材料粉剂包括以下成分及质量含量为：醇酸碱改性生物炭10‑15份、七水合硫酸亚铁8‑10份、六水合三氯化铁14‑18份。本发明所述改性材料不但具有良好的温稳性，对重金属的固化率略高于水泥，且制备简单、成本低廉，对废弃农作物中的碳实现资源化利用，降低碳排放。

技术领域

本发明属于环境岩土工程技术领域，特别是涉及针对重金属污染土壤温稳性的改性材料及低碳化处置方法。

背景技术

2020年《中国生态环境状况公报》显示，影响农用地土壤环境质量的主要污染物是重金属。随着我国工业化和城镇化不断推进，重金属污染已成为中国当前最突出的土壤环境污染问题，具有难降解、可生物富集、毒性强等特点，对整体生态系统造成不可逆转的危害，因此开展重金属污染土体治理与修复工作迫在眉睫。

固化修复可降低重金属在环境中的迁移性、渗透性、生物有效性，被美国国家环保局(USEPA)称为处理有毒有害固废的最佳技术，其应用比例显著高于其他修复技术，是当前环境岩土领域研究的热点。固化修复技术的关键在于选择合适的固化材料。

当前，水泥作为应用最普遍的固化材料，虽然对重金属具有良好的固化效果，但也存在以下缺陷：(1)污染土温稳性差：随温度升高，水泥固化污染土的浸出毒性持续增大，70℃下污染土的浸出毒性超标；冻融循环作用下，水泥固化污染土的浸出毒性在5次循环时也接近限值。(2)修复前后土壤理化性质改变：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)生产成本高，污染环境：水泥生产耗能大，原材料成本高，且二氧化碳排放量大。

在固化污染土的实际应用过程中，我国夏季持续高温暴晒使地表温度容易达到70℃以上，冬季固化土也易处于冻结、融化交替状态，污染土的温度稳定性应予以考虑。综上所述，为克服传统固化材料水泥的缺陷，寻找一种温稳性强、固化效果好、成本低、环境友好的固化剂十分必要。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明的目的是针对传统固化材料水泥的不足，提供了针对重金属污染土壤温稳性的改性材料，并提供了重金属污染土的低碳化处置方法。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

针对重金属污染土壤温稳性的改性材料，包括原材料粉剂和配合使用的改性液剂、沉淀液剂，所述原材料粉剂包括以下成分及质量含量为：醇酸碱改性生物炭10-15份、七水合硫酸亚铁8-10份、六水合三氯化铁14-18份。

优选的，所述改性液剂包括5mol/L乙醇溶液、1mol/L盐酸溶液和1mol/L氢氧化钠溶液，所述沉淀液剂包括5mol/L氢氧化钠溶液。

优选的，所述醇酸碱改性生物炭由生物炭改性制得，其制备方法包括如下步骤：

S1：取生物炭于锥形瓶中，按固液比1:5加入5mol/L乙醇溶液,放入恒温振荡器以120-180r/min转速振荡1h，取出后用去离子水洗涤，抽滤至滤液pH值6.5-7.5，放入烘箱烘干，研磨过200目筛备用，获得醇改性生物炭；

S2：取所述醇改性生物炭于锥形瓶中，按固液比1:10加入1mol/L盐酸溶液，放入恒温振荡器以120-180r/min转速振荡1h，取出后用去离子水洗涤，抽滤直至滤液pH值6.5-7.5，放入烘箱烘干，研磨过200目筛备用，获得醇酸改性生物炭；

S3：取所述醇酸改性生物炭于锥形瓶中，按固液比1:10加入1mol/L氢氧化钠溶液,放入恒温振荡器以120-180r/min转速振荡1h，取出后用去离子水洗涤，抽滤直至滤液pH值6.5-7.5，放入烘箱烘干，研磨过200目筛备用，获得醇酸碱改性生物炭。