本發(fā)明屬于重金屬污染土壤領(lǐng)域，具體涉及一種土壤重金屬穩(wěn)定劑及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
隨著城市化及工業(yè)化進程的迅速發(fā)展，土壤重金屬污染日益嚴重，已成為一個不可忽視的問題，給我國人民生活質(zhì)量、身體健康及經(jīng)濟社會發(fā)展均帶來了較大的負面影響。土壤重金屬來源廣泛且復(fù)雜，存在多種形態(tài)，且多具隱蔽性及長期累積性，具有較大的處理難度。
重金屬污染事關(guān)“菜籃子”、“米袋子”安全，事關(guān)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和人體健康及經(jīng)濟社會發(fā)展，是重大的民生問題和戰(zhàn)略問題，引起國家高度關(guān)注?！锻寥牢廴痉乐涡袆佑媱潯返穆涞孛鞔_推進土壤污染治理，重金屬污染土壤修復(fù)是其中重要的一個方面，因此，土壤重金屬污染治理技術(shù)的研究具有及其重要的意義。土壤重金屬穩(wěn)定化修復(fù)具有修復(fù)成分低，修復(fù)效果好，工藝簡單易行等優(yōu)點而受到廣泛關(guān)注。
現(xiàn)有的土壤重金屬穩(wěn)定劑具有以下缺點：（1）目前的重金屬穩(wěn)定劑多以添加重金屬穩(wěn)定的方法形成難溶沉淀物，受外部酸堿的影響較大，修復(fù)效果不穩(wěn)定；（2）目前穩(wěn)定劑多為成分單一，且對土壤性質(zhì)影響較大，易造成土壤板結(jié)，養(yǎng)分失衡等問題，修復(fù)后土壤難以再利用；（3）穩(wěn)定劑成本較為高昂。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種土壤重金屬穩(wěn)定劑及其制備方法和應(yīng)用。
本發(fā)明解決問題的思路如下：
1）以純堿生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的澄清桶底流物為藥劑無機物料的主要成分，其主要成分為含有ca，mg，fe等金屬的碳酸鹽，一方面對土壤具有ph調(diào)節(jié)作用，且不對土壤的酸堿性造成沖擊，另一方面，無機骨料中含有植物生長所需mg，fe等微量元素，可與重金屬離子形成吸附競爭，對農(nóng)作物的安全生產(chǎn)具有重要的意義；且采用該無機骨料實現(xiàn)了廢物資源化，又有利于降低穩(wěn)定劑的生產(chǎn)成本。
2）穩(wěn)定劑中添加生物炭、磷酸鹽、硫化物，實現(xiàn)多種穩(wěn)定化機制，有利于強化穩(wěn)定劑修復(fù)效果的穩(wěn)定性。
本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：
一種土壤重金屬穩(wěn)定劑，按質(zhì)量百分比由以下原料組成：無機骨料40%~60%，生物炭20%~40%，磷酸鹽5%~20%，硫化物5%~20%。
所述的無機骨料由白泥與生石灰制備而成。
所述的無機骨料中，生石灰的用量占白泥總質(zhì)量的8%~12%。
所述的白泥為氨堿法生產(chǎn)純堿中產(chǎn)生的固體廢棄物。
所述的磷酸鹽為堿金屬磷酸鹽、堿金屬磷酸二氫鹽、堿土金屬磷酸鹽、堿土金屬磷酸二氫鹽中的至少一種。
所述的硫化物為堿金屬硫化物。
一種土壤重金屬穩(wěn)定劑的制備方法，包括以下步驟：
1）將白泥烘干，與生石灰混合，再陳化制成無機骨料；
2）將無機骨料與生物炭按配方比例混合；
3）將磷酸鹽和硫化物溶于溶劑中，添加分散劑，與步驟2）所得的物料混合攪拌，干燥得到；土壤重金屬穩(wěn)定劑的組成如上所述。
一種土壤重金屬污染修復(fù)方法，包括將上述的土壤重金屬穩(wěn)定劑與待修復(fù)土壤混合后，加水、攪拌、養(yǎng)護。
所述穩(wěn)定劑與待修復(fù)土壤的質(zhì)量比為（0.05~0.1）：100；加水后土壤的含水率控制為30wt%~45wt%。
本發(fā)明的有益效果是：
1.無機骨料中含有大量的鈣鹽及較多的鎂、鐵等元素，一方面可實現(xiàn)對土壤ph的調(diào)節(jié)，將部分重金屬組分以氫氧化物的形式沉淀下來，另一方面與土壤中的重金屬成分形成吸附競爭，削弱重金屬與土壤的結(jié)合，同時有利于調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分，避免土壤造成養(yǎng)分失衡及板結(jié)；
2.穩(wěn)定劑中化學(xué)沉淀及吸附作用相互強化，有利于增強修復(fù)效果的穩(wěn)定性；
3.采用純堿生產(chǎn)過程產(chǎn)生的澄清桶底流物作為原料之一，實現(xiàn)廢物資源化，能夠有效降低藥劑的生產(chǎn)成本。
具體實施方式
一種土壤重金屬穩(wěn)定劑，按質(zhì)量百分比由以下原料組成：無機骨料40%~60%，生物炭20%~40%，磷酸鹽5%~20%，硫化物5%~20%；進一步優(yōu)選的，按質(zhì)量百分比由以下原料組成：無機骨料50%~60%，生物炭25%~30%，磷酸鹽5%~10%，硫化物5%~15%。
優(yōu)選的，所述的穩(wěn)定劑中，無機骨料與生物炭的質(zhì)量比為2:1。
優(yōu)選的，所述的無機骨料由白泥與生石灰制備而成。
優(yōu)選的，所述的無機骨料中，生石灰的用量占白泥總質(zhì)量的8%~12%；進一步優(yōu)選的，所述的無機骨料中，生石灰的用量占白泥總質(zhì)量的10%。
優(yōu)選的，所述的白泥為氨堿法生產(chǎn)純堿中產(chǎn)生的固體廢棄物，即生產(chǎn)純堿過程中產(chǎn)生的澄清桶底流物，白泥原料的含水率約為60wt%。
優(yōu)選的，所述白泥干燥至含水率<5wt%后使用。
優(yōu)選的，所述的磷酸鹽為堿金屬磷酸鹽、堿金屬磷酸二氫鹽、堿土金屬磷酸鹽、堿土金屬磷酸二氫鹽中的至少一種；進一步優(yōu)選的，所述的磷酸鹽為磷灰石、磷酸鉀、磷酸二氫鉀中的至少一種；再進一步優(yōu)選的，所述的磷酸鹽為磷酸二氫鉀。
優(yōu)選的，所述的硫化物為堿金屬硫化物；進一步優(yōu)選的，所述的硫化物為硫化鈉、硫化鉀中的至少一種；再進一步優(yōu)選的，所述的硫化物為硫化鈉。
一種土壤重金屬穩(wěn)定劑的制備方法，包括以下步驟：
1）將白泥烘干，與生石灰混合，再陳化制成無機骨料；
2）將無機骨料與生物炭按配方比例混合；
3）將磷酸鹽和硫化物溶于溶劑中，添加分散劑，與步驟2）所得的物料混合攪拌，干燥得到；土壤重金屬穩(wěn)定劑的組成如上所述。
優(yōu)選的，步驟3）中所述的溶劑為水。
優(yōu)選的，步驟3）中所述的分散劑為醇；進一步優(yōu)選的，所述的分散劑為乙醇。
一種土壤重金屬污染修復(fù)方法，包括將上述的土壤重金屬穩(wěn)定劑與待修復(fù)土壤混合后，加水、攪拌、養(yǎng)護。
上述的混合，為在攪拌機內(nèi)混合攪拌，或者利用原位攪拌機在修復(fù)區(qū)域內(nèi)混合攪拌。
優(yōu)選的，所述穩(wěn)定劑與待修復(fù)土壤的質(zhì)量比為（0.05~0.1）：100；加水后土壤的含水率控制為30wt%~45wt%。
優(yōu)選的，上述應(yīng)用中，養(yǎng)護的時間至少為5天；進一步優(yōu)選的，養(yǎng)護的時間為7天。
本發(fā)明公開的土壤重金屬穩(wěn)定劑實現(xiàn)土壤重金屬穩(wěn)定化的機理如下：無機骨料中含有大量的鈣鹽及較多的鎂、鐵等元素，一方面可實現(xiàn)對土壤ph的調(diào)節(jié)，將部分重金屬組分以氫氧化物的形式沉淀下來，一方面，與土壤中的重金屬成分形成吸附競爭，削弱重金屬與土壤的結(jié)合，同時有利于調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分，避免土壤造成養(yǎng)分失衡及板結(jié)；磷酸鹽及硫化物與重金屬成分如鉛及銅等也能形成較為穩(wěn)定的沉淀物，將重金屬從土壤中轉(zhuǎn)移出來，且產(chǎn)生的沉淀物質(zhì)能夠強化藥劑的吸附性能，增強其修復(fù)效果；生物炭對大部分的重金屬如砷、銅等具有較好的吸附性能。
以下通過具體的實施例對本發(fā)明的內(nèi)容作進一步詳細的說明。
實施例1：
一、穩(wěn)定劑的制備
（1）取白泥，在400℃下烘干至含水率＜5%，加以10%的生石灰進行陳化后作為穩(wěn)定劑的無機骨料，穩(wěn)定劑中無機骨料的占比為50%。
（2）無機骨料與生物炭按照2：1的比例在攪拌機中進行充分混合。
（3）將10%磷酸二氫鉀及15%的硫化鈉溶于去離子水中，用無水乙醇做分散劑將配置好的溶液與無機骨料及生物炭的混合物充分混合，烘干待用。
二、土壤重金屬穩(wěn)定化的應(yīng)用
取1kg按上述方法配置好的穩(wěn)定劑，投加到1500kg重金屬污染土壤中進行充分攪拌，加水，將含水率控制在40%，養(yǎng)護7天，土壤中各種重金屬成分的浸出液濃度顯著降低，其中，鉛、銅、鋅、砷的濃度分別由3.51、6.78、5.12、8.52mg/l，全部降低到0.5mg/l以下。
實施例2：
一、穩(wěn)定劑的制備
（1）取白泥，在400℃下烘干至含水率＜5%，加以10%的生石灰進行陳化后作為穩(wěn)定劑的無機骨料，穩(wěn)定劑中無機骨料的占比為60%。
（2）無機骨料與生物炭按照2：1的比例在攪拌機中進行充分混合。
（3）將5%磷酸二氫鉀及5%的硫化鈉溶于去離子水中，用無水乙醇做分散劑將配置好的溶液與無機骨料及生物炭的混合物充分混合，烘干待用。
二、土壤重金屬穩(wěn)定化的應(yīng)用
取100g按上述方法配置好的穩(wěn)定劑，投加到100kg銅污染土壤中，加水，將含水率控制在35%，養(yǎng)護7天，土壤中銅的浸出液濃度由7.23mg/l降低到0.21mg/l，穩(wěn)定化效果非常顯著。
實施例3：
一、穩(wěn)定劑的制備
（1）取白泥，在400℃下烘干至含水率＜5%，加以10%的生石灰進行陳化后作為穩(wěn)定劑的無機骨料，穩(wěn)定劑中無機骨料的占比為60%。
（2）無機骨料與生物炭按照2：1的比例在攪拌機中進行充分混合。
（3）將5%磷酸二氫鉀及5%的硫化鈉溶于去離子水中，用無水乙醇做分散劑將配置好的溶液與無機骨料及生物炭的混合物充分混合，烘干待用。
二、土壤重金屬穩(wěn)定化的應(yīng)用
取10kg穩(wěn)定劑配置成質(zhì)量濃度為1%的懸濁液，均勻噴灑在30m2受重金屬污染的農(nóng)田上，用挖機進行攪拌，養(yǎng)護7天后，能夠有效實現(xiàn)農(nóng)田重金屬的鈍化。