用于修复镉砷复合污染土的改性钢渣稳定药剂及制备方法与应用与流程

本发明属于土壤修复，具体涉及重金属污染场地土壤修复，尤其涉及用于修复镉砷复合污染土的改性钢渣稳定药剂及制备方法与应用。

背景技术：

1、重金属污染场地主要是由采矿、冶炼等工业生产的“三废”等引起，如果不对污染土壤进行妥善处理，其中的重金属将随着雨水的迁移，对周边土壤和水体造成进一步污染，对人体健康和生态环境构成重大威胁。

2、土壤重金属污染往往多种重金属并存，相比单一污染的土壤复合污染土壤的处理难度更大，尤其是镉、砷等阳离子和阴离子型重金属共存的复合污染土壤修复更具挑战。镉等阳离子型重金属污染土壤通常采用石灰等碱性药剂进行钝化处理，砷等含氧阴离子型重金属通常采用铁盐进行钝化，但在高ph条件下砷酸铁盐溶解性会增大，难以稳定。而常用的水泥等固化材料也难以使阴离子型重金属形成稳定矿物。零价铁等现有多金属稳定材料制备成本高，流程繁琐，使用条件受限。

3、钢渣是钢铁工业副产品，炼钢时生铁中杂质的氧化和造渣材料的熔化产生的渣相，数量约为钢产量的15％～20％。钢渣具有低成本，环境友好等特征，因此作为土壤重金属污染的修复材料受到了很多关注，钢渣中含有的钙、铝、硅、铁等氧化物，对土壤中的多种重金属具有稳定化的作用。

4、cn115305095a公开了一种基于冶炼渣的重金属污染土壤修复剂，通过磷酸刻蚀除去钢渣中的部分碳酸钙和氢氧化钙，同时为钢渣提供更丰富的微孔结构和更高的比表面积，提高钢渣微粉对重金属离子的吸附效果，但其对砷不具备修复效果。cn113755178a公开了一种同时稳定砷、镉污染土壤的稳定化修复剂，其利用铁基材料中铁及酸性性质，硅钙基多孔框架吸附固定材料中所富含的多种有益元素及碱性性质，以及两种物质以最优配比混合后，在添加一定比例水份条件下，二者生成新生态物质协同作用于砷和镉两种物质，但其适用于偏酸性农田土，对受到冶炼废渣污染的偏碱性场地土未见修复效果。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术不能有效修复被砷镉同时污染的偏碱性场地的不足，从而提出了用于修复镉砷复合污染土的改性钢渣稳定药剂及制备方法与应用。本发明的改性钢渣稳定药剂包括单独存放的碳酸氢钠改性钢渣和亚铁盐，其中，碳酸氢钠改性钢渣是通过将一定浓度的碳酸氢钠溶液与钢渣混合而得到的固相产物。将本发明制备的改性钢渣稳定药剂用于修复弱碱性及砷镉同时污染的土壤时，控制改性钢渣稳定药剂中碳酸氢钠改性钢渣和亚铁盐的含量在一定范围内，可以使土壤中的砷元素的浸出浓度降低至少60％，镉元素的浸出浓度降低至少60％。

2、本发明第一方面提出了一种用于修复镉砷复合污染土的改性钢渣稳定药剂，该改性钢渣稳定药剂包括单独存放的碳酸氢钠改性钢渣和亚铁盐，其中，所述碳酸氢钠改性钢渣是将钢渣与浓度为0.7～1.1mol/l的碳酸氢钠溶液混合，然后将混合产物固液分离，得到的固相即为碳酸氢钠改性钢渣；所述碳酸氢钠改性钢渣用量为待修复的镉砷复合污染土重量的3～10％，以铁元素含量计，所述亚铁盐用量为待修复的镉砷复合污染土重量的0.6～2.0％。

3、优选地，所述钢渣为转炉钢渣；更优选地，所述钢渣含有23.1～36.3％的ca，17.5～19.2％的fe，6.3～15.3％的si和1.7～1.9％的mn。

4、优选地，所述钢渣的粒径<200目。

5、优选地，所述钢渣与碳酸氢钠溶液的固液比为1g:5～20ml。

6、优选地，所述亚铁盐选自七水硫酸亚铁、四水硫酸亚铁、一水硫酸亚铁、四水氯化亚铁和二水氯化亚铁中的一种或两种以上。

7、本发明第二方面提出了一种用于修复镉砷复合污染土的改性钢渣稳定药剂的制备方法，该方法包括：将钢渣与浓度为0.7～1.1mol/l的碳酸氢钠溶液混合，然后将混合产物固液分离，将得到的固相产物洗涤烘干后即为碳酸氢钠改性钢渣，将所述碳酸氢钠改性钢渣与亚铁盐单独存放；所述碳酸氢钠改性钢渣用量为待修复的镉砷复合污染土重量的3～10％，以铁元素含量计，所述亚铁盐用量为待修复的镉砷复合污染土重量的0.6～2.0％。

8、优选地，所述钢渣与碳酸氢钠溶液的固液比为1g:5～20ml。

9、优选地，所述钢渣为转炉钢渣；所述钢渣含有23.1～36.3％的ca，17.5～19.2％的fe，6.3～15.3％的si和1.7～1.9％的mn。

10、优选地，所述钢渣的粒径<200目。

11、优选地，所述亚铁盐选自七水硫酸亚铁、四水硫酸亚铁、一水硫酸亚铁、四水氯化亚铁和二水氯化亚铁中的一种或两种以上。

12、本发明第三方面提出了一种上述所述改性钢渣稳定药剂在修复镉砷复合污染土中的应用，该应用包括：将所述碳酸氢钠改性钢渣、亚铁盐、镉砷复合污染土和水混合均匀，然后将混合物进行静置；其中，所述碳酸氢钠改性钢渣用量为待修复的镉砷复合污染土重量的3～10％，以铁元素含量计，所述亚铁盐用量为待修复的镉砷复合污染土重量的0.6～2.0％。

13、优选地，所述镉砷复合污染土的ph值为7.5～7.9。

14、优选地，所述镉砷复合污染土中镉的含量为700～900mg/kg，所述镉砷复合污染土中砷的含量为1500～1900mg/kg。

15、优选地，所述混合物的含水率为30～40％。

16、在本发明所述的用于修复镉砷复合污染土的改性钢渣稳定药剂及制备方法与应用中，具有以下有益效果：

17、(1)在本发明中，改性钢渣稳定药剂中的碳酸氢钠改性钢渣是通过将钢渣与一定浓度的碳酸氢钠溶液混合进行改性，从而改变了钢渣的形貌特征，使其表面生成丰富的碳酸钙沉淀，为后续处理砷镉污染土壤时生成碳酸镉沉淀提供了位点；同时，在改性过程中降低了钢渣中游离的碱性氧化物的含量，因此将改性后的钢渣加入砷镉污染土壤时可以避免ph值立即大幅上升的可能性，为亚铁与砷元素生成砷酸亚铁提供弱碱性至近中性的ph条件；此外，碳酸氢钠改性钢渣不破坏钢渣本身的硅酸钙、铁酸钙，其水解过程可以产生对重金属具有良好吸附性能的凝胶物质，同时缓慢释放氢氧化钙，稳定土壤ph；将本发明制备的改性钢渣稳定药剂用于修复弱碱性及砷镉同时污染的土壤时，其中的碳酸氢钠改性钢渣与亚铁盐协同作用，可以有效降低土壤中砷镉的浸出浓度；

18、(2)在本发明中，将本发明制备的改性钢渣稳定药剂用于修复弱碱性及砷镉同时污染的土壤时，控制改性钢渣稳定药剂中碳酸氢钠改性钢渣和亚铁盐的含量在一定范围内，可以使土壤中的砷元素的浸出浓度降低至少60％，镉元素的浸出浓度降低至少60％；

19、(3)在本发明中，有效利用钢渣制备改性钢渣稳定药剂，可以对工业固废进行资源化利用，同时钢渣成本低廉，对环境友好，节约资源。

技术特征：

1.一种用于修复镉砷复合污染土的改性钢渣稳定药剂，其特征在于，该改性钢渣稳定药剂包括单独存放的碳酸氢钠改性钢渣和亚铁盐，其中，所述碳酸氢钠改性钢渣是将钢渣与浓度为0.7～1.1mol/l的碳酸氢钠溶液混合，然后将混合产物固液分离，得到的固相即为碳酸氢钠改性钢渣；所述碳酸氢钠改性钢渣用量为待修复的镉砷复合污染土重量的3～10％，以铁元素含量计，所述亚铁盐用量为待修复的镉砷复合污染土重量的0.6～2.0％。

2.根据权利要求1所述的改性钢渣稳定药剂，其特征在于，所述钢渣为转炉钢渣；所述钢渣含有23.1～36.3％的ca，17.5～19.2％的fe，6.3～15.3％的si和1.7～1.9％的mn；和/或

3.根据权利要求1或2所述的改性钢渣稳定药剂，其特征在于，所述钢渣与碳酸氢钠溶液的固液比为1g:5～20ml。

4.根据权利要求1或2所述的改性钢渣稳定药剂，其特征在于，所述亚铁盐选自七水硫酸亚铁、四水硫酸亚铁、一水硫酸亚铁、四水氯化亚铁和二水氯化亚铁中的一种或两种以上。

5.一种用于修复镉砷复合污染土的改性钢渣稳定药剂的制备方法，其特征在于，该方法包括：将钢渣与浓度为0.7～1.1mol/l的碳酸氢钠溶液混合，然后将混合产物固液分离，将得到的固相产物洗涤烘干后即为碳酸氢钠改性钢渣，将所述碳酸氢钠改性钢渣与亚铁盐单独存放；所述碳酸氢钠改性钢渣用量为待修复的镉砷复合污染土重量的3～10％，以铁元素含量计，所述亚铁盐用量为待修复的镉砷复合污染土重量的0.6～2.0％。

6.根据权利要求5所述的改性钢渣稳定药剂的制备方法，其特征在于，所述钢渣与碳酸氢钠溶液的固液比为1g:5～20ml；和/或

7.一种权利要求1-4中任意一项所述改性钢渣稳定药剂或权利要求5或6所述方法制备得到的改性钢渣稳定药剂在修复镉砷复合污染土中的应用，其特征在于，该应用包括：将所述碳酸氢钠改性钢渣、亚铁盐、镉砷复合污染土和水混合均匀，然后将混合物静置；

8.根据权利要求7所述改性钢渣稳定药剂的应用，其特征在于，所述镉砷复合污染土的ph值为7.5～7.9。

9.根据权利要求7或8所述改性钢渣稳定药剂的应用，其特征在于，所述镉砷复合污染土中镉的含量为700～900mg/kg，所述镉砷复合污染土中砷的含量为1500～1900mg/kg。

10.根据权利要求7或8所述改性钢渣稳定药剂的应用，其特征在于，所述混合物的含水率为30～40％。

技术总结本发明属于土壤修复技术领域，具体涉及用于修复镉砷复合污染土的改性钢渣稳定药剂及制备方法与应用。该改性钢渣稳定药剂包括单独存放的碳酸氢钠改性钢渣和亚铁盐，其中，所述碳酸氢钠改性钢渣是将钢渣与浓度为0.7～1.1mol/L的碳酸氢钠溶液混合，然后将混合产物固液分离，得到的固相即为碳酸氢钠改性钢渣；所述碳酸氢钠改性钢渣用量为待修复的镉砷复合污染土重量的3～10％，以铁元素含量计，所述亚铁盐用量为待修复的镉砷复合污染土重量的0.6～2.0％。本发明制备的改性钢渣稳定药剂用于修复弱碱性及砷镉同时污染的土壤时，其中的碳酸氢钠改性钢渣与亚铁盐协同作用，可以有效降低土壤中砷镉的浸出浓度。技术研发人员：郭沨,吴磊,张丽萍,周承瑶,杨攀,张徐玲子,王琳玲,费凡涛,盛安旭,石瑶,陈静受保护的技术使用者：葛洲坝集团生态环保有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/16