一種鎘污染復(fù)合巖礦修復(fù)劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鎘污染土壤溶液、地表水和地下水體復(fù)合巖礦修復(fù)劑及其制備方法，該復(fù)合修復(fù)劑各組分的重量比為：石灰石：海泡石：膨潤土：石英砂為：15～25：5～15：1～3：65～70。這種復(fù)合修復(fù)劑具有持續(xù)原位處理多種重金屬污染物的能力、比單一修復(fù)劑修復(fù)效果好、且資源豐富，易操作、性價比較高等優(yōu)點(diǎn)，適合大面積的推廣應(yīng)用。
【專利說明】一種鎘污染復(fù)合巖礦修復(fù)劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鎘污染復(fù)合巖礦修復(fù)劑及其制備方法，尤其涉及一種可用于土壤溶液、地表水和地下水體中鎘污染原位修復(fù)的天然復(fù)合巖礦修復(fù)劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)“三廢”排放，金屬采礦和冶煉，家庭燃煤，生活垃圾，汽車尾氣排放都增加了環(huán)境中重金屬的負(fù)荷。土壤重金屬Cd污染在部分地區(qū)已十分嚴(yán)重，已引起人們的廣泛關(guān)注。據(jù)環(huán)保部《2013年上半年全國環(huán)境質(zhì)量狀況》報告，在全國地表水監(jiān)測斷面中重金屬超標(biāo)主要分布在天津、云南、內(nèi)蒙古、安徽、山西、陜西、江蘇等省份，部分為Cd超標(biāo)。2009年，中國地質(zhì)調(diào)查局相關(guān)專家稱全國有90%的地下水都遭受了不同程度的污染，其中60%污染嚴(yán)重，部分為重金屬Cd污染。研制重金屬Cd的修復(fù)劑具有非常重要的意義。
[0003]目前治理Cd污染的修復(fù)劑包括四大類，一是沉淀劑，主要是堿性物質(zhì)，例如石灰，修復(fù)的基本原理是提高介質(zhì)的PH值，Cd2+遇石灰生成碳酸鎘，氫氧化鎘等沉淀，以達(dá)到降低Cd的活性和移動性的目的。二是將活性劑作為反應(yīng)材料，如活性炭，此類修復(fù)劑主要是通過吸附作用，將水中的活性鎘固定，減少其移動性和毒性，多用于修復(fù)地下水工程，此類修復(fù)劑造價很高，難以大面積使用，僅限于實(shí)驗(yàn)階段。三是微生物修復(fù)劑，包括原位生物修復(fù)和異位生物修復(fù)，多用于地下水的修復(fù)。原位生物修復(fù)是通過向含水層中注入無機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)和適當(dāng)?shù)碾娮邮荏w或供體刺激現(xiàn)有微生物的生長來加快生物修復(fù)過程。異位修復(fù)是向污染含水層投加具有特殊新陳代謝能力的外來微生物來凈化含水層，此類修復(fù)劑不適合所有的地下水污染，有些化學(xué)品經(jīng)微生物降解后其產(chǎn)物的毒性和移動性比母體化合物反而增力口，同時低滲透性如南方酸性粘土區(qū)往往不適合生物修復(fù)。四是生物修復(fù)。植物如水芹，通過植物對重金屬元素的特殊富集和降解能力來去除環(huán)境中的污染物，或消除污染物的毒性，達(dá)到污染治理與生態(tài)修復(fù)的目的。動物如優(yōu)選魚類在水體中吸收、富集重金屬，然后把它們從水體中驅(qū)出，以達(dá)到水體重金屬污染修復(fù)的目的。此類修復(fù)需利用特定的生物，同一種生物只對一種或幾種重金屬元素有富集作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服單一的重金屬吸附固定材料的局限性，提供一種廉價易得、高效的由多種天然原礦材料按最佳比例組配的復(fù)合巖礦修復(fù)劑，原位抑制重金屬Cd在土壤溶液、地表水和地下水體中的移動；還提供一種工藝簡單的復(fù)合修復(fù)劑的制備方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為一種鎘污染水體復(fù)合巖礦修復(fù)齊U，該修復(fù)劑由石灰石、海泡石、膨潤土、石英砂組成，各組分的重量比為:石灰石:海泡石:膨潤土:石英砂為:15?25:5?15:1?3:65?70 ;修復(fù)劑各組分重量百分?jǐn)?shù)之和為100% ;所述石灰石，優(yōu)選方解石的含量> 90%的石灰石巖礦；所述海泡石，優(yōu)選海泡石的含量> 55%的海泡石巖礦；所述膨潤土，優(yōu)選蒙脫石的含量> 85%的膨潤土巖礦。[0006]所述的復(fù)合巖礦修復(fù)劑的制備方法包括如下步驟:
本發(fā)明所述的鎘污染土壤溶液、地表水和地下水體復(fù)合巖礦修復(fù)劑的制備方法，包括如下步驟:
第一步:選料:選取寧鄉(xiāng)縣喻家坳鄉(xiāng)神武石灰廠的石灰石，石門縣新崗村二組的海泡石，桃源縣馬宗嶺鎮(zhèn)木槎村的膨潤土 ；
第二步:干燥:將巖礦自然風(fēng)干至其含水率小于或等于1%，以保持各組份原材料的固有活性；
第三步:研磨過篩，將干燥的巖礦充分研磨，過20和60目篩，取粒徑小于20目且大于或等于60目的材料；
第四步:配料:將石灰石、海泡石、膨潤土及石英砂按重量比15?25:5?15:1?3:65?70的比例配料；
第五步:攪拌:攪拌各組份原料，攪拌均勻后裝袋或儲存，制得污染水體Cd修復(fù)劑。
[0007]所述攪拌，其特征在于攪拌的時間為3-5分鐘，以使各組份充分混合均勻。
[0008]本發(fā)明所述的鎘污染復(fù)合巖礦修復(fù)劑的修復(fù)機(jī)理在于:
石灰石的主要成分為氧化鈣，Cd2+遇生石灰易生成碳酸鎘，氫氧化鎘細(xì)小顆粒沉淀，降低了移動性。海泡石和膨潤土均為粘土礦物，對Cd的修復(fù)機(jī)制包括吸附作用和沉淀作用。吸附作用是依靠較大的比表面積和吸附性能，能將介質(zhì)中的可溶性重金屬元素牢牢地吸附于其表面或進(jìn)入層間結(jié)構(gòu)。沉淀作用是指粘土礦物可以通過自身溶解作用所產(chǎn)生的陰離子可與重金屬元素產(chǎn)生共沉淀作用，從而降低重金屬的可移動性及生物有效性。Cd離子被粘土礦物吸附時，一方面可能與硅酸鹽產(chǎn)生絡(luò)合作用，另一方面由于粘土礦物晶層與晶層之間是以分子引力相結(jié)合，Cd離子可以進(jìn)入層間與Si0_發(fā)生絡(luò)合作用產(chǎn)生沉淀。
[0009]本發(fā)明的積極效果在于:以石灰石、海泡石、膨潤土巖礦材料為原料研發(fā)的土壤溶液、地表水和地下水體Cd修復(fù)劑，具有持續(xù)原位處理多種重金屬污染物的能力、比單一修復(fù)劑修復(fù)效果好、且資源豐富，易操作、性價比較高等優(yōu)點(diǎn)，適合大面積的推廣應(yīng)用，因此本發(fā)明在重金屬污染的地表水、地下水、土壤溶液及土壤中都有著廣泛的應(yīng)用前景。
【具體實(shí)施方式】
[0010]以下以具體的實(shí)施例來說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅限于此。
[0011]實(shí)施例1
選取寧鄉(xiāng)縣喻家坳鄉(xiāng)神武石灰廠采集的石灰石，石門縣新崗村二組采集的海泡石，桃源縣馬宗嶺鎮(zhèn)木槎村采集的膨潤土。樣品采集后，集中晾干至其含水率小于或等于1%，以保持各組份原材料的固有活性，將選取的巖礦材料研磨，過20-60目篩。
[0012]將石灰石20kg、海泡石10 kg、膨潤土 2 kg、石英砂68kg投入攪拌倉，攪拌3分鐘，至原料充分混合均勻，制備修復(fù)劑IOOkg裝袋儲存，經(jīng)檢驗(yàn)后用于用于水體Cd污染的修復(fù)。
[0013]實(shí)施例2:選取寧鄉(xiāng)縣喻家坳鄉(xiāng)神武石灰廠采集的石灰石，石門縣新崗村二組采集的海泡石，桃源縣馬宗嶺鎮(zhèn)木槎村采集的膨潤土。樣品采集后，集中晾干至其含水率小于或等于1%，以保持各組份原材料的固有活性，將選取的巖礦材料研磨，過20-60目篩。
[0014]將石灰石10kg、海泡石5kg、膨潤土 I kg,石英砂34kg投入攪拌倉,攪拌3分鐘,至原料充分混合均勻，制備修復(fù)劑50kg裝袋儲存，經(jīng)檢驗(yàn)后用于水體Cd污染的修復(fù)。
[0015]實(shí)驗(yàn)方法:
將石灰石、海泡石、膨潤土以及石英砂，運(yùn)用正交試驗(yàn)法設(shè)計(jì)不同的組配，填裝入柱反應(yīng)器中，采用企業(yè)排污水、污染地下水、模擬鎘液三種Cd污染水，運(yùn)行反應(yīng)器，考察影響反應(yīng)器處理效果的因素，確定最佳填充介質(zhì)組配。
【權(quán)利要求】
1.一種鎘污染復(fù)合巖礦修復(fù)劑，其特征在于:由石灰石、海泡石、膨潤土、石英砂組成，各組分的重量比為:石灰石:海泡石:膨潤土:石英砂為:15~25:5~15:1~3:65~70 ; 其中修復(fù)劑各組分重量百分?jǐn)?shù)之和為100% ； 所述石灰石，優(yōu)選方解石的含量> 90%的石灰石巖礦；所述海泡石，優(yōu)選海泡石的含量^ 55%的海泡石巖礦；所述膨潤土，優(yōu)選蒙脫石的含量> 85%的膨潤土巖礦。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鎘污染復(fù)合巖礦修復(fù)劑的制備方法，其特征在于:它包括如下步驟: 第一步:選料:選取寧鄉(xiāng)縣喻家坳鄉(xiāng)神武石灰廠的石灰石，石門縣新崗村二組的海泡石，桃源縣馬宗嶺鎮(zhèn)木槎村的膨潤土； 第二步:干燥:將巖礦自然風(fēng)干至其含水率小于或等于1%，以保持各組份原材料的固有活性； 第三步:研磨過篩，將干燥的巖礦充分研磨，過20和60目篩，取粒徑小于20目且大于或等于60目的材料； 第四步:配料:將石灰石、海泡石、膨潤土及石英砂按重量比15~25:5~15:1~3:65~70的比例配料； 第五步:攪拌:攪拌各組份原料，攪拌均勻后裝袋或儲存，制得污染水體Cd修復(fù)劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鎘污染復(fù)合巖礦修復(fù)劑的制備方法，其特征在于:第五步中的攪拌時間為3-5分鐘，以·使各組份充分混合均勻。
【文檔編號】B01J20/30GK103521171SQ201310467805
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月10日
【發(fā)明者】張建新, 秦迪嵐, 呂煥哲, 羅岳平, 邢旭東, 畢軍平, 鐘堅(jiān), 曾婧瀅, 符金豪, 廖希谷 申請人:湖南省地質(zhì)科學(xué)研究院, 湖南省環(huán)境監(jiān)測中心站