一种强化重金属固定能力的土壤固化剂及其制备方法

本发明涉及土壤污染治理，具体是涉及一种强化重金属固定能力的土壤固化剂及其制备方法。

背景技术：

1、矿物开采造成周边土壤中重金属含量超标严重，使所种植物与周边水环境存在严重的污染风险。目前，将重金属严重超标的土壤进行固定，改变其使用性质，是重度重金属污染土壤有效的处置方法之一。

2、土壤固化是通过物理、化学或生物作用使土壤、尾矿渣、污泥等颗粒状堆积物固化成紧密结合的固体团以满足工程需求或实现物质封存，已被广泛地应用到道路施工、建筑工程、环境保护等领域。土壤固化的作用原理是通过向土壤中添加固化剂实现土壤等颗粒体工程性质的改变，使颗粒趋于凝聚，进一步填充颗粒之间的孔隙，实现固化土易于压实和稳定而形成整体结构。目前常用的土壤固化产品有无机型、有机型、离子型、生物型等，这些固化剂可以实现土壤良好的固化效果，但对土壤内中重金属迁移与固定则考虑的较少；或者考虑了重金属的封固，但是封固效果不理想。

技术实现思路

1、本发明针对上述背景技术的不足，开展了一种能够对重金属元素进行封存的涉重土壤固化剂的研究，提供了一种强化重金属固定能力的土壤固化剂及其制备方法，该固化剂对重金属的固化作用主要来自于重金属离子与固化产品中的有效成分形成稳定的、不易从土壤释放的共沉淀物。

2、为达到本发明的目的，本发明所述强化重金属固定能力的土壤固化剂中包含聚丙烯酰胺、水玻璃、三异丙醇胺、骨碳和海泡石。

3、进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述海泡石是经盐酸酸洗后的海泡石。

4、进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述盐酸的摩尔浓度为0.5～1.2mol/l。

5、进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述聚丙烯酰胺、水玻璃、三异丙醇胺、骨碳、海泡石的质量比为2～4：10～20：2～4：4～6：6～10。

6、另一方面，本发明还提供了一种前述强化重金属固定能力的土壤固化剂的制备方法，所述方法包含以下步骤：

7、(1)将丙烯酰胺、三异丙醇胺、水玻璃搅拌混合，并添加水得混合液；

8、(2)将步骤(1)所得混合液水浴加热，再向里面依次投加骨碳、海泡石，恒温加热搅拌反应后在搅拌状态下自然冷却至室温；

9、(3)陈化7天后干燥得到固态固化剂，粉碎备用。

10、进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述步骤(2)中水浴加热到40～55℃，再向里面依次投加骨碳、海泡石保持40～55℃恒温加热。

11、进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述步骤(2)中恒温加热搅拌反应的反应时间为25～65min。

12、进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述陈化时间为6～8天。

13、再一方面，本发明还提供了一种前述强化重金属固定能力的土壤固化剂的使用方法，所述方法为将所述强化重金属固定能力的土壤固化剂加入到待处理土壤中。

14、进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述强化重金属固定能力的土壤固化剂的使用方法为：将水泥和所述强化重金属固定能力的土壤固化剂加入到土壤中。

15、进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述水泥的加入量为待处理土壤的3～7％。

16、进一步地，在本发明的一些实施方式中，所述土壤固化剂的加入量为待处理土壤的0.5～1.5％。

17、与现有技术相比，本发明的优点如下：

18、(1)本发明的固化剂能够实现土壤等颗粒层的有效固化，固化后的土壤在抗压强度与重金属阻断方面都具有优势。当颗粒物中水泥添加质量占比为5％时，添加固化产品质量占比为1.0％时，可使颗粒物的团聚硬度提高44.94％，可使颗粒物中锑的水浸浓度由488.12μg·l-1降低到99.12μg·l-1

19、(2)使用本发明的固化剂可实现土壤固化与重金属治理的同步进行，从而为重金属含量超标严重的土壤的治理提供新方案。

技术特征：

1.一种强化重金属固定能力的土壤固化剂，其特征在于，所述强化重金属固定能力的土壤固化剂中包含聚丙烯酰胺、水玻璃、三异丙醇胺、骨碳和海泡石。

2.根据权利要求1所述的强化重金属固定能力的土壤固化剂，其特征在于，所述海泡石是经盐酸酸洗后的海泡石。

3.根据权利要求2所述的强化重金属固定能力的土壤固化剂，其特征在于，所述盐酸的摩尔浓度为0.5～1.2mol/l。

4.根据权利要求1所述的强化重金属固定能力的土壤固化剂，其特征在于，所述聚丙烯酰胺、水玻璃、三异丙醇胺、骨碳、海泡石的质量比为2～4：10～20：2～4：4～6：6～10。

5.权利要求1-4任一项所述强化重金属固定能力的土壤固化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：

6.根据权利要求5所述强化重金属固定能力的土壤固化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中水浴加热到40～55℃，再向里面依次投加骨碳、海泡石保持40～55℃恒温加热。

7.根据权利要求6所述强化重金属固定能力的土壤固化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中恒温加热搅拌反应的反应时间为25～65min；优选地，所述步骤(3)中陈化时间为6～8天。

8.权利要求1-4任一项所述强化重金属固定能力的土壤固化剂的使用方法，其特征在于，所述方法为将所述强化重金属固定能力的土壤固化剂加入到待处理土壤中。

9.根据权利要求8所述强化重金属固定能力的土壤固化剂的使用方法，其特征在于，所述强化重金属固定能力的土壤固化剂的使用方法为：将水泥和所述强化重金属固定能力的土壤固化剂加入到土壤中。

10.根据权利要求8所述强化重金属固定能力的土壤固化剂的使用方法，其特征在于，所述水泥的加入量为待处理土壤的3～7％；优选地，所述土壤固化剂的加入量为待处理土壤的0.5～1.5％。

技术总结本发明属于土壤污染治理技术领域，公开了一种强化重金属固定能力的土壤固化剂及其制备方法。本发明所述强化重金属固定能力的土壤固化剂中包含聚丙烯酰胺、水玻璃、三异丙醇胺、骨碳和海泡石，该固化剂对重金属的固化作用主要来自于重金属离子与固化产品中的有效成分形成稳定的、不易从土壤释放的共沉淀物。使用本发明的固化剂可实现土壤固化与重金属治理的同步进行，从而为重金属含量超标严重的土壤的治理提供新方案。技术研发人员：宋勇,宋欣仪,张钰受保护的技术使用者：长沙学院技术研发日：技术公布日：2024/7/15