專利名稱：一種應(yīng)用羥基磷灰石固定重金屬污染沉積物中鉛的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于重金屬污染沉積物環(huán)保處理技術(shù)領(lǐng)域，具體是提供一種應(yīng)用羥基磷灰石 穩(wěn)定固定重金屬污染沉積物中鉛的方法。 技術(shù)背景重金屬污染是危害最大的水污染問題之一。20世紀(jì)70年代之前，沉積物被簡(jiǎn)單地看作水 環(huán)境中污染物的"匯"，但隨著水體污染的外源越來越多地得到控制后，受污染水體沉積物逐 漸成為水體不可忽視的重要內(nèi)源污染。目前，水體污染沉積物的評(píng)估、處置、處理和恢復(fù)已日 益成為世界上水環(huán)境凈化的難題，在美國(guó)，沉積物的污染和處置已經(jīng)成為當(dāng)前的迫切難題，可 以說是環(huán)境污染的第二次浪潮；在我國(guó)，河流、湖泊、海灣的污染沉積物巨量積累，沉 積物的污染和處置也成為本世紀(jì)的重大難題。受污沉積物的處理與處置一般是通過去除、減少、固定、穩(wěn)定、限制沉積物中的污染物， 按照處理位置可分為異位修復(fù)和原位修復(fù)，按照處理手段方法可以分為生物學(xué)、物理、化學(xué)等 方法。原位修復(fù)是沉積物不進(jìn)行疏浚、采挖而直接采用固化或生物降解等手段來消除底泥的污 染行為；異位修復(fù)則是將底泥疏浚后再行處理，利用物理、化學(xué)、生物等方法消除其對(duì)水體的 危害。原位修復(fù)主要有原位掩蔽、原位化學(xué)固定和原位生物降解等方法。目前沉積物的處理多 是進(jìn)行異位處理，即疏浚，疏浚后再進(jìn)行填埋、固化、焚燒、淋洗等處理。填埋是目前國(guó)內(nèi)外 常采用的污染沉積物的處置方式，但填埋的沉積物中的污染物在外界環(huán)境發(fā)生變化可以再次釋 放，造成二次污染。我國(guó)目前尚處于污染源治理和富營(yíng)養(yǎng)化治理階段。盡管水體污染沉積物問題已經(jīng)日益突現(xiàn) 而成為現(xiàn)時(shí)國(guó)際上的環(huán)境熱點(diǎn)，而水體富營(yíng)養(yǎng)化的解決關(guān)鍵也與污染沉積物密切相關(guān)，但水體 污染沉積物的評(píng)估、處置、處理和恢復(fù)在我國(guó)仍停留在科學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)階段，還沒有真正提上 環(huán)境保護(hù)和控制的主要日程。我國(guó)污染沉積物的處理與處置力度與污染土壤和城市污水處理廠 污泥的處理處置力度無法相比；對(duì)污染沉積物的處置最常用的方法是挖掘清除，但一方面清淤 疏浚的工程量浩大，經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)很重；而另一方面由于疏浚殘留下的沉積物大多采用堆場(chǎng)存放的 方式處理，措施不當(dāng)反會(huì)污染周圍土地和地下水。就我國(guó)而言，各種水體均受到不同程度的污 染，城區(qū)河道污染尤為嚴(yán)重，如果采用國(guó)外投入大量資金用于疏浚河污泥處理來達(dá)到修復(fù)污染 沉積物的目的還不現(xiàn)實(shí)。目前，污染沉積物的處理處置技術(shù)主要有熱處理、生物處理和物理/化學(xué)處理，其中熱處 理和生物處理技術(shù)對(duì)于重金屬污染沉積物的修復(fù)效果較差，而物理/化學(xué)處理技術(shù)費(fèi)用高且具 有破壞性。國(guó)內(nèi)外研究者提出了許多污染沉積物的原位處理處置技術(shù)，如固定化(通過吸附、離子交換和沉淀作用)、化學(xué)降解和生物降解等。在這些原位處理處置技術(shù)中，固定化技術(shù)被 視為潛在有效的重金屬污染沉積物的原位處理技術(shù)。沉積物中的重金屬在外界條件改變時(shí)將發(fā) 生遷移轉(zhuǎn)化。如果控制外界條件，使沉積物中的重金屬由不穩(wěn)定態(tài)向穩(wěn)定態(tài)轉(zhuǎn)變，則可降低沉 積物中重金屬的生物毒性。因此，通過改變外界條件，如向水體中投加合適的化學(xué)藥劑 或天然礦物鹽、有機(jī)質(zhì)等，降低污染沉積物中重金屬的溶解度、遷移性和毒性，可 以實(shí)現(xiàn)污染沉積物中重金屬的穩(wěn)定固定化?，F(xiàn)有資料表明，穩(wěn)定固定化技術(shù)作為一種有 效的修復(fù)重金屬污染物的手段在國(guó)外已有報(bào)道，但在國(guó)內(nèi)對(duì)重金屬污染沉積物主要是采用疏浚 與生物修復(fù)技術(shù)，關(guān)于利用穩(wěn)定固定化技術(shù)修復(fù)水體重金屬污染沉積物的研究未見報(bào)道。本發(fā)明使用穩(wěn)定固定化技術(shù)固定污染沉積物中的重金屬，由于沉積物中重金屬種類的多樣 性和不確定性，因此選用被鉛污染的沉積物進(jìn)行針對(duì)性地沉積物中重金屬的穩(wěn)定固定化處理。 本發(fā)明的特征是向鉛污染的沉積物中加入羥基磷灰石，在保持含有水分的條件下，進(jìn)行重金屬 污染沉積物的室溫條件下的穩(wěn)定固定化處理，并在固定化進(jìn)行一定時(shí)間后進(jìn)行室內(nèi)陰涼通風(fēng)條 件下的風(fēng)干處理，分析有無穩(wěn)定固定劑羥基磷灰石存在下沉積物中鉛的TCLP (Toxicity Characteristic Leaching Procedure,毒性浸出程序，美國(guó)環(huán)保局，EPA)毒性淋出情況，通 過對(duì)比，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用羥基磷灰石可以提高沉積物中鉛的穩(wěn)定性，降低沉積物中鉛的毒性淋出量。 應(yīng)用合適的穩(wěn)定固定劑，摸索最佳的工藝條件，建立適合固定重金屬污染沉積物中鉛的工藝參 數(shù)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)用羥基磷灰石穩(wěn)定固定重金屬污染沉積物中鉛的方法。其特征在于，該方法的具體步驟為1)重金屬污染沉積物的固定化處理(1)將重金屬鉛污染的沉積物裝入1000mL燒杯中，然后按羥基磷灰石中P和污染沉積 物中重金屬鉛的摩爾比6:5 12:5加入羥基磷灰石；(2) 按重金屬鉛污染的沉積物質(zhì)量:二次去離子水體積4:10(g/mL)向燒杯中加入二次 去離子水，磁力攪拌器以200 rpm/min攪拌，得到懸濁液；(3) 將上述懸濁液分別存放在5個(gè)燒杯中，利用0. 1 mol/L NaOH和0.1 mol/L HN03 調(diào)節(jié)懸濁液的pH值，分別為3.0、 4.0、 5.0、 7.0和9.0，進(jìn)行固定化實(shí)驗(yàn)，每個(gè)燒杯上加 蓋保鮮膜防止水分揮發(fā)而保持水分，并每隔6h測(cè)定一次懸濁液的水分含量，并添加二次水 保持鉛污染的沉積物質(zhì)量二次去離子水體積=1: 10(g/mL)不變；每隔lh調(diào)節(jié)l次pH值， 保持pH值不變的條件下，持續(xù)攪拌7天。(4) 7天后，去掉保鮮膜，繼續(xù)攪拌7天以使水分揮發(fā)，之后停止攪拌，重金屬鉛污染的沉積物樣品置于陰涼通風(fēng)處，風(fēng)干16天。2) 、沉積物樣品中鉛的測(cè)定沉積物中重金屬鉛的固定化效果用鉛的淋出量降低程度來表示，釆用美國(guó)EPA的TCLP 毒性浸提溶液進(jìn)行鉛污染的沉積物樣品中重金屬的淋出實(shí)驗(yàn)，按鉛污染的沉積物質(zhì)量:浸提 液-l:20(g/mL)加入到50mL聚乙烯離心管中混勻，離心管置于回旋振蕩器上，以300rpm/min 速度振蕩24h，之后離心過0. 45 u m濾膜，利用火焰原子吸收光譜儀測(cè)定濾出液中鉛的含量。 鉛的毒性淋出量降低百分比計(jì)算如下"=^對(duì)比樣品—^畫定化樣品x iooo/a Z對(duì)比樣品"—重金屬淋出量的降低程度 A對(duì)比樣品 一 對(duì)比樣品中重金屬的淋出量x固靴樣品一,雄口口口+餘鵬Ml3) 、效果試驗(yàn)(1) 對(duì)比實(shí)驗(yàn)將重金屬鉛污染的沉積物50g裝入1000mL燒杯中，向燒杯中加入二次 去離子水500mL,以保持鉛污染的沉積物質(zhì)量:二次去離子水體積為1:10;磁力攪拌器以200 rpm/min攪拌，利用0. 1 mol/L NaOH和0. 1 mol/L HN03調(diào)節(jié)懸濁液的pH值，分別為3. 0、 4.0、 5.0、 7.0和9.0，并在燒杯上加蓋保鮮膜保持水分，防止水分揮發(fā)，并每隔6h測(cè)定一 次懸濁液的水分含量，添加二次水，保持鉛污染的沉積物質(zhì)量:二次去離子水質(zhì)量=1:10不變、 每隔lh調(diào)節(jié)l次pH值，在保持pH值不變的條件下，持續(xù)攪拌7天；7天后，去掉保鮮膜， 繼續(xù)攪摔7天以使水分揮發(fā)，之后停止攪拌，鉛污染的沉積物樣品置于陰涼通風(fēng)處風(fēng)干16 天(2) 固定化實(shí)驗(yàn)在上述比例中選取重金屬鉛污染的沉積物50g裝入1000mL燒杯中， 然后按羥基磷灰石中P和鉛污染的沉積物中重金屬的摩爾比為6:5摻雜羥基磷灰石，加入羥 基磷灰石0.4713g，按鉛污染的沉積物質(zhì)量:二次去離子水質(zhì)量4:10g/mL，向燒杯中加入二 次去離子水500mL，磁力攪拌器按200 rpm/min攪拌，利用0.1 mol/L NaOH和0. 1 mol/L ,3 調(diào)節(jié)懸濁液的pH值分別為3.0、 4.0、 5.0、 7.0和9.0，進(jìn)行混勻固定化實(shí)驗(yàn)，并燒杯上加 蓋保鮮膜防止水分揮發(fā)，保持水分，并每隔6h測(cè)定一次懸濁液的水分含量，保持沉積物質(zhì) 量:二次去離子水質(zhì)量=1:10不變，而添加二次水；每隔lh調(diào)節(jié)l次pH值，在pH值不變的 條件下，持續(xù)攪拌7天，7天后，去掉保鮮膜，繼續(xù)攪拌7天以使水分揮發(fā)，之后停止攪拌， 沉積物樣品置于陰涼通風(fēng)處風(fēng)干16天。(3) 分析有羥基磷灰石的固定化實(shí)驗(yàn)樣品，(與無羥基磷灰石時(shí)(對(duì)比實(shí)驗(yàn)樣品)沉積物樣品中重金屬的TCLP淋出情況。通過對(duì)比表明羥基磷灰石可以提高沉積物中重金屬的穩(wěn) 定性，降低沉積物中重金屬的毒性淋出量。本發(fā)明的有益效果經(jīng)過7天混勻固定化處理及23天風(fēng)干去除水分處理后，與對(duì)比實(shí)驗(yàn) 相比較，pH值為4時(shí)沉積物中重金屬的固定化效果最好，鉛的TCLP萃取液1的毒性淋出量降 低了 72. 7%， TCLP萃取液2的毒性淋出量降低了 79. 7%,即固定量提高了 72. 7%以上，污染沉 積物中鉛的羥基磷灰石固定化過程增強(qiáng)了沉積物中鉛的穩(wěn)定性，降低了沉積物中鉛的生物可利 用性，實(shí)現(xiàn)了污染沉積物中鉛的穩(wěn)定固定化因此本發(fā)明方法的是一種處理重金屬污染沉積物的有效 方法。綜上所述，污染沉積物中重金屬的羥基磷灰石穩(wěn)定固定處理與以往的重金屬污染沉積物的處理方法比較具有如下優(yōu)點(diǎn)(1) 應(yīng)用羥基磷灰石穩(wěn)定固定化沉積物中的重金屬鉛，鉛的毒性淋出量明顯降低，顯著 降低了沉積物中鉛的生物有效性，明顯增強(qiáng)了沉積物中鉛的環(huán)境及生態(tài)安全性。(2) 應(yīng)用羥基磷灰石穩(wěn)定固定化沉積物中的重金屬鉛，經(jīng)費(fèi)投入較低，即可進(jìn)行清淤后 堆放沉積物的處理，又可進(jìn)行污染沉積物的原位處理，因而具有很高的實(shí)用性和應(yīng)用價(jià)值。


圖l:不同PH值條件下污染沉積物中鉛的羥基磷灰石穩(wěn)定固定化效果。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供一種應(yīng)用羥基磷灰石穩(wěn)定固定重金屬污染沉積物中鉛的方法。1) 重金屬污染沉積物的固定化處理(1) 將重金屬鉛污染的沉積物50g裝入1000mL燒杯中，然后加入羥基磷灰石0. 4713g:(2) 向燒杯中加入二次去離子水(沉積物質(zhì)量二次去離子水體積=1:10 g/mL) 500mL, 磁力攪拌器攪拌(200 rpm/min)，調(diào)節(jié)懸濁液(利用0. 1 mol/L NaOH和0. 1 raol/L腸3調(diào) 節(jié))的pH分別為3.0、 4.0、 5.0、 7.0和9.0，進(jìn)行混勻固定化實(shí)驗(yàn)，并保持水分(燒杯上 加蓋保鮮膜防止水分揮發(fā)，并每隔6h測(cè)定一次懸濁液的水分含量，適當(dāng)添加二次水保持沉 積物質(zhì)量二次去離子水體積^: 10(g/mU不變)、pH值(每隔lh調(diào)節(jié)l次pH值)不變的 條件下，持續(xù)攪拌7天。(3) 7天后，去掉保鮮膜，繼續(xù)攪拌7天以使水分揮發(fā)，之后停止攪拌，沉積物樣品置 于陰涼通風(fēng)處風(fēng)干16天。2) 、沉積物樣品中鉛的測(cè)定沉積物中重金屬鉛的固定化效果用鉛的淋出量降低程度來表示，采用美國(guó)EPA的TCLP 毒性浸提溶液進(jìn)行沉積物樣品中重金屬的淋出實(shí)驗(yàn)，lg沉積物樣品和20mL浸提液(沉積物質(zhì)量:浸提液體積=1:20)加入到50mL聚乙烯離心管中混勻，離心管置于回旋振蕩器上(300 rpm/min)振蕩24h，之后離心過0. 45 n m濾膜，利用火焰原子吸收光譜儀測(cè)定濾出液中鉛的 含量。鉛的毒性淋出量降低百分比計(jì)算如下D 二— l對(duì)比樣品一Z固定化樣品xioo 4 工對(duì)比樣品"—重金屬淋出量的降低程度 丄對(duì)比樣品 一 對(duì)比樣品中重金屬的淋出量 x固定化樣品 一 固定化樣品中重金屬的淋出量 3)、效果試驗(yàn)(1) 對(duì)比實(shí)驗(yàn)將重金屬污染的沉積物50g裝入1000mL燒杯中，向燒杯中加入二次去 離子水(沉積物質(zhì)量二次去離子水體積-l:10g/mL) 500mL，磁力攪拌器攪拌(200 rpm/min)， 調(diào)節(jié)懸濁液(利用0. 1 mol/L NaOH和0. 1 mol/L HNCU周節(jié))的pH分別為3. 0、 4. 0、 5. 0、 7.0和9.0,并保持水分(燒杯上加蓋保鮮膜防止水分揮發(fā)，并每隔6h測(cè)定一次懸濁液的水 分含量，適當(dāng)添加二次水保持沉積物質(zhì)量二次去離子水質(zhì)量=1:10不變)、pH值(每隔lh 調(diào)節(jié)l次pH值)不變的條件下，持續(xù)攪拌7天。7天后，去掉保鮮膜，繼續(xù)攪拌7天以使水 分揮發(fā)，之后停止攪拌，沉積物樣品置于陰涼通風(fēng)處風(fēng)干16天。(2) 固定化實(shí)驗(yàn)將重金屬污染的沉積物50g裝入1000mL燒杯中，然后加入羥基磷灰 石(按羥基磷灰石中P和污染沉積物中重金屬的摩爾比6:5摻雜羥基磷灰石)0.4713g,向 燒杯中加入二次去離子水(沉積物質(zhì)量:二次去離子水體積=1:10 g/mL) 500mL，磁力攪拌器 攪拌(200 rpm/min),調(diào)節(jié)懸濁液(利用0. 1 mol/L NaOH和0. 1 mol/L HN0a調(diào)節(jié))的pH分 別為3.0、 4.0、 5.0、 7.0和9.0，進(jìn)行混勻固定化實(shí)驗(yàn)，并保持水分(燒杯上加蓋保鮮膜防 止水分揮發(fā)，并每隔6h測(cè)定一次懸濁液的水分含量，適當(dāng)添加二次水保持沉積物質(zhì)量:二次 去離子水質(zhì)量=1:10不變)、pH值(每隔lh調(diào)節(jié)l次pH值)不變的條件下，持續(xù)攪拌7天。 7天后，去掉保鮮膜，繼續(xù)攪拌7天以使水分揮發(fā)，之后停止攪拌，沉積物樣品置于陰涼通 風(fēng)處風(fēng)干16天。(3) 分析有羥基磷灰石時(shí)(固定化實(shí)驗(yàn)樣品)與無羥基磷灰石時(shí)(對(duì)比實(shí)驗(yàn)樣品)沉 積物樣品中重金屬的TCLP淋出情況。通過對(duì)比表明羥基磷灰石可以提高沉積物中重金屬的 穩(wěn)定性，降低沉積物中重金屬的毒性淋出量。實(shí)驗(yàn)比較結(jié)果，經(jīng)過7天混勻固定化處理及23天風(fēng)干去除水分處理后，與對(duì)比實(shí)驗(yàn)相比 較，pH值為4時(shí)沉積物中重金屬的固定化效果最好，鉛的TCLP萃取液1的毒性淋出量降低了 72. 7%， TCLP萃取液2的毒性淋出量降低了 79. 7%，即固定量提高了 72. 7%以上，污染沉積物中鉛的羥基磷灰石固定化過程增強(qiáng)了沉積物中鉛的穩(wěn)定性，降低了沉積物中鉛的生物可利用 性，實(shí)現(xiàn)了污染沉積物中鉛的穩(wěn)定固定化。對(duì)比實(shí)驗(yàn)1:將lOOOg未污染的沉積物樣品加入到2000mL燒杯中，向燒杯中加入lOOOmL 含有0.02mol鉛離子的二次水溶液，攪勻，保持50%水分60天，然后風(fēng)干，得到鉛污染的沉 積物樣品。將鉛污染沉積物50g裝入1000mL燒杯中，向燒杯中加入二次去離子水(沉積物質(zhì) 量:二次去離子水體積4:10g/niL) 500mL，磁力攪拌器攪拌(200 rpm/min),調(diào)節(jié)懸濁液(利 用0. 1 mol/L NaOH和0. 1 mol/L HN(U周節(jié))的pH為4. 0，并保持水分(燒杯上加蓋保鮮膜防 止水分揮發(fā)，并每隔6h測(cè)定一次懸濁液的水分含量，適當(dāng)添加二次水保持沉積物質(zhì)量:二次去 離子水質(zhì)量=1:10)、 pH值(每隔lh調(diào)節(jié)l次pH值)不變的條件下，持續(xù)攪拌7天。7天后， 去掉保鮮膜，繼續(xù)攪拌7天以使水分揮發(fā)，之后停止攪拌，沉積物樣品置于陰涼通風(fēng)處風(fēng)干 16天。測(cè)定樣品中鉛的TCLP淋出情況發(fā)現(xiàn)，沉積物中鉛的TCLP萃取液1的淋出量是1.21 mmol/kg， TCLP萃取液2的毒性淋出量是1. 91咖ol/kg。對(duì)比實(shí)驗(yàn)2:將鉛污染沉積物(沉積物中鉛含量為93.83 mmol/kg) 50g裝入lOOOmL燒杯 中，向燒杯中加入二次去離子水(沉積物質(zhì)量二次去離子水質(zhì)量4:10(g/mL)) 500raL,磁力 攪拌器攪拌(200 rpm/min),調(diào)節(jié)懸濁液(利用0.1 mol/L Na0H和0. 1 mol/L HN(M周節(jié))的 pH分別為3.0、 4.0、 5.0、 7.0和9.0，并保持水分(燒杯上加蓋保鮮膜防止水分揮發(fā)，并每 隔6h測(cè)定一次懸濁液的水分含量，適當(dāng)添加二次水保持沉積物質(zhì)量:二次去離子水體積=1:10 g/mL不變)、pH值(每隔lh調(diào)節(jié)l次pH值)不變的條件下，持續(xù)攪拌7天。7天后，去掉保 鮮膜，繼續(xù)攪拌7天以使水分揮發(fā)，之后停止攪拌，沉積物樣品置于陰涼通風(fēng)處風(fēng)干16天。 測(cè)定樣品中鉛的TCLP淋出情況發(fā)現(xiàn)，沉積物中鉛的TCLP萃取液1的淋出量是0. 37腿ol/kg， TCLP萃取液2的毒性淋出量是1. 10 mmol/kg。固定化實(shí)驗(yàn)1:將1000g未污染的沉積物樣品加入到2000mL燒杯中，向燒杯中加入lOOOmL 含有0. 02mol鉛離子的二次水溶液，攪勻，保持50%水分60天，然后分干，得到鉛污染的沉 積物樣品。將鉛污染沉積物50g裝入1000mL燒杯中，然后加入羥基磷灰石(按羥基磷灰石中 P和污染沉積物中鉛的摩爾比6:5摻雜羥基磷灰石)0. 1674g，向燒杯中加入二次去離子水(沉 積物質(zhì)量:二次去離子水體積^:10(g/mL)) 500mL，磁力攪拌器攪拌(200 rpm/min)，調(diào)節(jié)懸 濁液(利用0. 1 mol/L隨和0. 1 mol/L HNQ,調(diào)節(jié))的pH為4. 0，并保持水分(燒杯上加蓋 保鮮膜防止水分揮發(fā)，并每隔6h測(cè)定一次懸濁液的水分含量，適當(dāng)添加二次水保持沉積物質(zhì) 量:二次去離子水體積^:10(g/mL))、 pH值(每隔lh調(diào)節(jié)1次pH值)不變的條件下，持續(xù)攪 拌7天。7天后，去掉保鮮膜，繼續(xù)攪拌7天以使水分揮發(fā)，之后停止攪拌，沉積物樣品置于 陰涼通風(fēng)處風(fēng)干16天。測(cè)定樣品中鉛的TCLP淋出情況發(fā)現(xiàn)，沉積物中鉛的TCLP萃取液1的， TCLP萃取液2的淋出量是0.26誦ol/kg。與對(duì)比實(shí)驗(yàn)1比較，鉛的 TCLP萃取液1的毒性淋出量降低82. 2%， TCLP萃取液2的毒性淋出量降低86. 3%。固定化實(shí)驗(yàn)2:將鉛污染沉積物(沉積物中鉛含量為93.83 mmol/kg) 50g裝入1000mL 燒杯中，然后加入羥基磷灰石(按羥基磷灰石中P和污染沉積物中重金屬的摩爾比6:5摻雜 羥基磷灰石)0.4713g，向燒杯中加入二次去離子水(沉積物質(zhì)量二次去離子水體積 =l:10(g/mL)) 500mL，磁力攪拌器攪拌(200 rpm/min),調(diào)節(jié)懸濁液(利用0. 1 mol/L NaOH 和O. 1 mol/L HNO:,調(diào)節(jié))的pH分別為3. 0、 4.0、 5.0、 7. 0和9. 0，進(jìn)行混勻固定化實(shí)驗(yàn)， 并保持水分(燒杯上加蓋保鮮膜防止水分揮發(fā)，并每隔6h測(cè)定一次懸濁液的水分含量，適 當(dāng)添加二次水保持沉積物質(zhì)量二次去離子水體積4:10(g/mL)不變)、pH值(每隔lh調(diào)節(jié)1 次pH值)不變的條件下，持續(xù)攪拌7天。7天后，去掉保鮮膜，繼續(xù)攪拌7天以使水分揮發(fā)， 之后停止攪拌，沉積物樣品置于陰涼通風(fēng)處風(fēng)干16天。測(cè)定樣品中鉛的TCLP淋出情況發(fā)現(xiàn)， 沉積物中鉛的TCLP萃取液1的淋出量是0. 10國(guó)ol/kg， TCLP萃取液2的淋出量是0.22 咖ol/kg。與對(duì)比實(shí)驗(yàn)2比較，鉛的TCLP萃取液1的毒性淋出量降低72. 7%， TCLP萃取液2 的毒性淋出量降低79. 7% (如圖1所示)。
權(quán)利要求
1、一種應(yīng)用羥基磷灰石穩(wěn)定固定重金屬污染沉積物中鉛的方法，其特征在于，具體步驟1)重金屬污染沉積物的固定化處理(1)將重金屬鉛污染的沉積物裝入1000mL燒杯中，然后按羥基磷灰石中P和污染沉積物中重金屬的摩爾比6∶5～12∶5加入羥基磷灰石；(2)按重金屬鉛污染的沉積物(g)∶二次去離子水(ml)＝1∶10向燒杯中加入二次去離子水，磁力攪拌器以200rpm/min攪拌，得到懸濁液；(3)將上述懸濁液分別存放在5個(gè)燒杯中，調(diào)節(jié)懸濁液的pH，分別為3.0、4.0、5.0、7.0和9.0，進(jìn)行固定化實(shí)驗(yàn)，每個(gè)燒杯上加蓋保鮮膜防止水分揮發(fā)而保持水分，并每隔6h測(cè)定一次懸濁液的水分含量，添加二次水保持重金屬鉛污染的沉積物(g)∶二次去離子水(ml)＝1∶10不變；、每隔1h調(diào)節(jié)1次pH值，保持pH值不變的條件下，持續(xù)攪拌7天。(4)7天后，去掉保鮮膜，繼續(xù)攪拌7天以使水分揮發(fā)，之后停止攪拌，鉛污染的沉積物樣品置于陰涼通風(fēng)處風(fēng)干16天。2)、沉積物樣品中鉛的測(cè)定沉積物中重金屬鉛的固定化效果用鉛的淋出量降低程度來表示，采用美國(guó)EPA的TCLP毒性浸提溶液進(jìn)行鉛污染的沉積物樣品中重金屬的淋出實(shí)驗(yàn)，按鉛污染的沉積物質(zhì)量∶浸提液質(zhì)量＝1∶20(g/mL)加入到50mL聚乙烯離心管中混勻，離心管置于回旋振蕩器上，以300rpm/min速度振蕩24h，之后離心過0.45μm濾膜，利用火焰原子吸收光譜儀測(cè)定濾出液中鉛的含量。鉛的毒性淋出量降低百分比計(jì)算如下D-重金屬淋出量的降低程度L對(duì)比樣品-對(duì)比樣品中重金屬的淋出量X固定化樣品-固定化樣品中重金屬的淋出量3)、效果試驗(yàn)(1)對(duì)比實(shí)驗(yàn)將重金屬鉛污染的污染的沉積物50g裝入1000mL燒杯中，向燒杯中加入二次去離子水500mL，保持重金屬鉛污染的沉積物(g)∶二次去離子水(ml)＝1∶10不變，磁力攪拌器以200rpm/min攪拌，調(diào)節(jié)懸濁液的pH分別為3.0、4.0、5.0、7.0和9.0，并在燒杯上加蓋保鮮膜防止水分揮發(fā)，使保持水分，并每隔6h測(cè)定一次懸濁液的水分含量，添加二次水，保持重金屬鉛污染的沉積物(g)∶二次去離子水(ml)＝1∶10不變、每隔1h調(diào)節(jié)1次pH值在pH值不變的條件下，持續(xù)攪拌7天；7天后，去掉保鮮膜，繼續(xù)攪拌7天以使水分揮發(fā)，之后停止攪拌，鉛污染的沉積物樣品置于陰涼通風(fēng)處風(fēng)干16天。(2)固定化實(shí)驗(yàn)在上述比例中選取重金屬鉛污染的沉積物50g裝入1000mL燒杯中，然后按羥基磷灰石中P和鉛污染的沉積物中重金屬的摩爾比6∶5摻雜比例，加入羥基磷灰石0.4713g；向燒杯中按鉛污染的沉積物質(zhì)量∶二次去離子水體積＝1∶10g/mL加入二次去離子水，磁力攪拌器以200rpm/min攪拌，調(diào)節(jié)懸濁液的pH，分別為3.0、4.0、5.0、7.0和9.0，進(jìn)行混勻固定化實(shí)驗(yàn)，在燒杯上加蓋保鮮膜，防止水分揮發(fā)，以保持水分；并每隔6h測(cè)定一次懸濁液的水分含量，添加二次水保持沉積物質(zhì)量∶二次去離子水體積＝1∶10g/mL不變、每隔1h調(diào)節(jié)1次pH值，pH值不變的條件下，持續(xù)攪拌7天；7天后，去掉保鮮膜，繼續(xù)攪拌7天以使水分揮發(fā)，之后停止攪拌，沉積物樣品置于陰涼通風(fēng)處風(fēng)干16天。(3)分析有羥基磷灰石的固定化實(shí)驗(yàn)樣品與無羥基磷灰石的對(duì)比實(shí)驗(yàn)樣品中重金屬的TCLP淋出情況。通過對(duì)比表明羥基磷灰石可以提高沉積物中重金屬的穩(wěn)定性，降低沉積物中重金屬的毒性淋出量。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述應(yīng)用羥基磷灰石穩(wěn)定固定重金屬污染沉積物中鉛的 方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)懸濁液的pH是利用0. 1 mol/L NaOH和0. 1 mol/L HN03 來調(diào)節(jié)懸濁液的pH值。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述應(yīng)用羥基磷灰石穩(wěn)定固定重金屬污染沉積物中鉛的方 法，其特征在于，所述沉積物中重金屬污染物還包括Cd、 Zn或Cu。\
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于重金屬污染沉積物環(huán)保處理技術(shù)領(lǐng)域的一種應(yīng)用羥基磷灰石穩(wěn)定固定重金屬污染沉積物中鉛的方法。向鉛污染的沉積物中加入羥基磷灰石，在保持含有水分的條件下，進(jìn)行重金屬污染沉積物的室溫條件下的穩(wěn)定固定化處理，并在固定化進(jìn)行一定時(shí)間后進(jìn)行室內(nèi)陰涼通風(fēng)條件下的風(fēng)干處理，采用TCLP毒性浸出程序分析有無穩(wěn)定固定劑羥基磷灰石存在下沉積物中鉛的毒性淋出情況，通過對(duì)比，得到在pH值為4時(shí)沉積物中重金屬的固定化效果最好，鉛的TCLP萃取液1的毒性淋出量降低了72.7％，即固定量提高了72.7％以上，污染沉積物中鉛的羥基磷灰石固定化過程增強(qiáng)了沉積物中鉛的穩(wěn)定性，降低了沉積物中鉛的生物可利用性。
文檔編號(hào)C02F101/22GK101323476SQ20081011737
公開日2008年12月17日 申請(qǐng)日期2008年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月30日
發(fā)明者魚 李, 李緒謙, 杜顯元, 婷 王, 王曉麗, 趙文晉 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)