專利名稱：一種減少六價鉻離子污染的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，具體涉及一種減少六價鉻離子污染的方法。
背景技術(shù)：
已有研究表明，粉煤灰、垃圾焚燒灰和其它一些工業(yè)廢棄物，甚至于水泥中都存在著重金屬和有毒金屬組分(統(tǒng)稱有害組分)的溶出現(xiàn)象，毒性較大的六價鉻離子的溶出就是其中的一個重要問題。六價鉻離子屬水溶性，在雨水、地下水等的作用下，易于溶出，產(chǎn)生生態(tài)危害并通過水和生物鏈、食品鏈而對人體產(chǎn)生危害。就控制與減少六價鉻離子的溶出問題，目前國外一般采用還原法、化學(xué)固化法和吸附法等，如添加硫酸亞鐵(還原法，摻量為1％左右)和活性炭(吸附法)等，其現(xiàn)時效果很好，但存在著成本高、大體積材料中難以混勻和長期穩(wěn)定性差等不足。長期穩(wěn)定性差是指在某些環(huán)境條件下，被還原成低價的鉻離子又氧化成六價鉻，造成危害性反彈，這是目前現(xiàn)有方法的一大缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種減少六價鉻離子污染的方法，即降低含鉻水溶液中六價鉻離子濃度以及減少含鉻固體廢棄材料如粉煤灰或垃圾焚燒灰中六價鉻離子溶出的方法，使有毒的六價鉻離子還原成低價無毒的鉻離子并固化起來。
高爐礦渣是在強(qiáng)烈還原氣氛中形成的，具有很強(qiáng)的還原性，同時，磨細(xì)的高爐礦渣具有較高的比表面積，具有一定的吸附能力和較高的水化活性。本發(fā)明正是利用磨細(xì)的高爐礦渣的上述性質(zhì)，將有毒的六價鉻離子還原成低價無毒的鉻離子并固化起來，以降低含鉻水溶液中六價鉻離子的濃度和減少固體廢棄材料中六價鉻離子的溶出。
在助磨劑的作用下，經(jīng)粉磨至勃氏比表面積為300～800m2/kg的高爐礦渣細(xì)粉(以下簡稱改性高爐礦渣細(xì)粉)能有效降低含鉻水溶液中六價鉻離子濃度和減少含鉻固體廢棄材料如粉煤灰或垃圾焚燒灰中六價鉻離子的溶出，且改性高爐礦渣細(xì)粉細(xì)度越大、摻量越多，作用效果越好。
在六價鉻含量為2mg/L以下的含鉻水溶液中，按固液質(zhì)量比加入3～30％的勃氏比表面積為300～800m2/kg的改性高爐礦渣細(xì)粉后，經(jīng)攪拌，靜置，即可使水溶液中六價鉻離子濃度降至0.05mg/L以下，達(dá)到我國環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值地下水-III類＜0.05mg/L(GB/T14848-93，人體健康基準(zhǔn)值)。
在含鉻固體廢棄材料如粉煤灰或垃圾焚燒灰中，按質(zhì)量比加入3～5％的普通硅酸鹽水泥和3～10％的勃氏比表面積為300～800m2/kg的改性高爐礦渣細(xì)粉后，加水?dāng)嚢柚瞥赡酀{硬化體或干硬擊實(shí)硬化體后脫模養(yǎng)護(hù)至28天，即可使硬化體中六價鉻離子的溶出量降低至0.05mg/L以下，達(dá)到上述我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14848-93的要求。
本發(fā)明的改性高爐礦渣細(xì)粉可作為一種摻合料用于建筑材料生產(chǎn)中，起到減少和防止六價鉻離子溶出的作用。
本發(fā)明與目前國外一般采用的還原法、化學(xué)固化法和吸附法等相比較具有以下有益效果(1)本發(fā)明使用方法及工藝流程簡單，效率高，可直接將改性高爐礦渣細(xì)粉摻入待處理的廢液或固體廢棄材料中，或?qū)⑵渥鳛橐环N摻合料用于建筑材料生產(chǎn)中，起到減少和防止六價鉻離子溶出的作用；(2)由于高爐礦渣是一種工業(yè)礦渣，可以變廢為寶，達(dá)到節(jié)能利廢的目的，而且本發(fā)明原料來源廣泛，生產(chǎn)成本低；(3)本發(fā)明改性高爐礦渣細(xì)粉的摻量可以在很大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，容易混合均勻，且由于礦渣粉的顆粒特性，還原性維持時間長，長期穩(wěn)定性好，而且無副作用。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1在六價鉻離子濃度為0.03mg/L的水溶液中，按固液質(zhì)量比摻入5％比表面積為450m2/kg的改性高爐礦渣細(xì)粉后，經(jīng)攪拌，靜置，六價鉻離子濃度就減至0.010mg/L以下，達(dá)到我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14848-93的要求。
實(shí)施例2在六價鉻離子濃度為0.08mg/L的水溶液中，按固液質(zhì)量比摻入10％比表面積為450m2/kg的改性高爐礦渣細(xì)粉后，經(jīng)攪拌，靜置，六價鉻離子濃度就減至0.010mg/L以下，達(dá)到我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14848-93的要求。
實(shí)施例3在六價鉻離子濃度為0.15mg/L的水溶液中，按固液質(zhì)量比摻入30％比表面積為450m2/kg的改性高爐礦渣細(xì)粉后，經(jīng)攪拌，靜置，六價鉻離子濃度就減至0.010mg/L以下，達(dá)到我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14848-93的要求。
實(shí)施例4在六價鉻離子濃度為0.05mg/L的水溶液中，按固液質(zhì)量比摻入3％比表面積為300m2/kg的改性高爐礦渣細(xì)粉后，經(jīng)攪拌，靜置，六價鉻離子濃度就減至0.022mg/L以下，達(dá)到我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14848-93的要求。
實(shí)施例5在六價鉻離子濃度為0.80mg/L的水溶液中，按固液質(zhì)量比摻入6％比表面積為780m2/kg的改性高爐礦渣細(xì)粉后，經(jīng)攪拌，靜置，六價鉻離子濃度就減至0.022mg/L以下，達(dá)到我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14848-93的要求。
實(shí)施例6在六價鉻離子濃度為2mg/L的水溶液中，按固液質(zhì)量比摻入20％比表面積為800m2/kg的改性高爐礦渣細(xì)粉后，經(jīng)攪拌，靜置，六價鉻離子濃度就減至0.022mg/L以下，達(dá)到我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14848-93的要求。
實(shí)施例7某種粉煤灰中的可溶性六價鉻離子含量為1.2mg/kg，將其與水?dāng)嚢柚瞥蓴U(kuò)展度為220mm的泥漿硬化體后密封養(yǎng)護(hù)，28天齡期時，六價鉻離子溶出量為0.072mg/L；若在試體成型時，在粉煤灰中按質(zhì)量比摻入3％普通波特蘭水泥和3％比表面積為300m2/kg的改性高爐礦渣細(xì)粉，相同試驗(yàn)條件下，六價鉻離子的溶出量將減至0.034mg/L。
實(shí)施例8在實(shí)施例7中，若在試體成型時，在粉煤灰中按質(zhì)量比摻入5％普通波特蘭水泥和5％比表面積為450m2/kg的改性高爐礦渣細(xì)粉，相同試驗(yàn)條件下，六價鉻離子的溶出量將減至0.015mg/L。
實(shí)施例9在實(shí)施例7中，若在試體成型時，在粉煤灰中按質(zhì)量比摻入3％普通波特蘭水泥和5％比表面積為800m2/kg的改性高爐礦渣細(xì)粉，相同試驗(yàn)條件下，六價鉻離子的溶出量將減至0.014mg/L。
實(shí)施例10實(shí)施例9中若將改性高爐礦渣細(xì)粉摻加量提高到10％，則六價鉻離子的溶出量將降至0.010mg/L以下。
實(shí)施例11對于用某粉煤灰(六價鉻離子溶出量＞0.1mg/L)和拌和用水為0.10mg/L六價鉻離子溶液制成的擴(kuò)展度為220mm的泥漿硬化體后密封養(yǎng)護(hù)，28天齡期時，六價鉻離子溶出量為0.13mg/L；若在試體成型時，在粉煤灰中按質(zhì)量比摻入3％普通波特蘭水泥和3％比表面積為450m2/kg的改性高爐礦渣細(xì)粉，六價鉻離子的溶出量將減至0.028mg/L。
實(shí)施例12在實(shí)施例11中，若在試體成型時，在粉煤灰中按質(zhì)量比摻入3％普通波特蘭水泥和3％比表面積為800m2/kg的改性高爐礦渣細(xì)粉，六價鉻離子的溶出量將減至0.020mg/L。
實(shí)施例13在實(shí)施例11中，若在試體成型時，在粉煤灰中按質(zhì)量比摻入3％普通波特蘭水泥和6％比表面積為300m2/kg的改性高爐礦渣細(xì)粉，六價鉻離子的溶出量將減至0.011mg/L。
實(shí)施例14在實(shí)施例11中，若在試體成型時，在粉煤灰中按質(zhì)量比摻入3％普通波特蘭水泥和6％比表面積為780m2/kg的改性高爐礦渣細(xì)粉，六價鉻離子的溶出量將減至0.009mg/L。
實(shí)施例15對于用垃圾焚燒灰(六價鉻離子溶出量＞0.1mg/L)，以純凈水為拌和用水制成干硬擊實(shí)硬化體(用水量為最優(yōu)含水量，按國家《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》求得)后密封養(yǎng)護(hù)，28天齡期時，六價鉻離子溶出量為0.150mg/L；若在試體成型時，在垃圾焚燒灰中按質(zhì)量比摻入3％普通波特蘭水泥和3％比表面積為300m2/kg的改性高爐礦渣細(xì)粉，六價鉻離子的溶出量將減至0.030mg/L。
實(shí)施例16在實(shí)施例15中，若在試體成型時，在垃圾焚燒灰中按質(zhì)量比摻入3％普通波特蘭水泥和3％比表面積為800m2/kg的改性高爐礦渣細(xì)粉，六價鉻離子的溶出量將減至0.025mg/L。
實(shí)施例17在實(shí)施例15中，若在試體成型時，在垃圾焚燒灰中按質(zhì)量比摻入5％普通波特蘭水泥和10％比表面積為450m2/kg的改性高爐礦渣細(xì)粉，六價鉻離子的溶出量將減至0.015mg/L。
實(shí)施例18在實(shí)施例15中，若在試體成型時，在垃圾焚燒灰中按質(zhì)量比摻入5％普通波特蘭水泥和10％比表面積為780m2/kg的改性高爐礦渣細(xì)粉，六價鉻離子的溶出量將減至0.008mg/L。
由上述可知，改性高爐礦渣細(xì)粉細(xì)度越大、摻量越多，作用效果越好。
本發(fā)明工藝流程簡單，可直接將改性高爐礦渣細(xì)粉摻入待處理的廢液或固體廢棄材料中，或?qū)⑵渥鳛橐环N摻合料用于建筑材料生產(chǎn)中，起到減少和防止六價鉻離子溶出的作用，而且改性高爐礦渣細(xì)粉摻量可以在很大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，容易混合均勻，且由于改性高爐礦渣細(xì)粉的顆粒特性，還原性維持時間長，故長期穩(wěn)定性好。
權(quán)利要求
1.一種減少六價鉻離子污染的方法，其特征在于，在含鉻固體廢棄材料中，按質(zhì)量比摻入3～5％的普通硅酸鹽水泥和3～10％的勃氏比表面積為300～800m2/kg的改性高爐礦渣細(xì)粉，然后加水?dāng)嚢璩尚?，脫模養(yǎng)護(hù)至28天。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減少六價鉻離子污染的方法，其特征在于，所述改性高爐礦渣細(xì)粉是由高爐礦渣在助磨劑的作用下粉磨至勃氏比表面積為300～800m2/kg的高爐礦渣細(xì)粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減少六價鉻離子污染的方法，其特征在于，所述含鉻固體廢棄材料是粉煤灰。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減少六價鉻離子污染的方法，其特征在于，所述含鉻固體廢棄材料是垃圾焚燒灰。
5.一種減少六價鉻離子污染的方法，其特征在于，在含鉻水溶液中，按固液質(zhì)量比加入3～30％的勃氏比表面積為300～800m2/kg的改性高爐礦渣細(xì)粉后，經(jīng)攪拌，靜置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的減少六價鉻離子污染的方法，其特征在于，所述改性高爐礦渣細(xì)粉是由高爐礦渣在助磨劑的作用下粉磨至勃氏比表面積為300～800m2/kg的高爐礦渣細(xì)粉。
全文摘要
一種減少六價鉻離子污染的方法，即降低含鉻水溶液中六價鉻離子濃度以及減少含鉻固體廢棄材料中六價鉻離子溶出的方法，它是利用細(xì)磨后的高爐礦渣的還原性、吸附性和化學(xué)活性，將有毒的六價鉻離子還原成低價無毒的鉻離子并固化起來，以降低含鉻水溶液中六價鉻離子的濃度和減少含鉻固體廢棄材料中六價鉻離子的溶出。本發(fā)明將高爐礦渣細(xì)磨后摻加到含鉻水溶液或含鉻固體廢棄材料中，有效固化和抑制六價鉻離子的溶出，使其溶出量小于0.05mg/L，達(dá)到人體健康基準(zhǔn)值的要求(GB/T14848－93)，具有效率高、成本低、利用廢棄資源、無副作用和長期穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。
文檔編號B09B3/00GK1623696SQ20041005208
公開日2005年6月8日 申請日期2004年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月5日
發(fā)明者余其俊 申請人:華南理工大學(xué)