[发明专利]一种适用于铬污染土壤及水体沉积物的稳定化/固化修复药剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于铬污染土壤及水体沉积物的稳定化/固化修复药剂，具体是一种由不同含量和配比的硫酸亚铁和生石灰组成的适用于不同程度铬污染的稳定化/固化修复药剂。

背景技术

六价铬是一种重金属污染物，可通过消化、呼吸道、皮肤及粘膜侵入人体，六价铬化合物在体内具有致癌作用，短期大剂量的接触，在接触部位会产生不良后果，包括溃疡、鼻黏膜刺激和鼻中隔穿孔。鉴于铬的危害性致癌性，必须对铬污染土壤实施措施进行修复。稳定化/固化修复技术是土壤重金属污染常用的修复技术。其中，稳定化技术是指从污染物的有效性出发，通过形态转化，将污染物转化为不易溶解、迁移能力或毒性更小的形式来实现无害化，以降低其环境风险及健康风险；固定化技术是将污染物封入特定的晶格材料中，或在其表面覆盖渗透性低的材料，通过减少污染物暴露的面积达到限制污染物迁移的目的。

固化技术具有工艺操作简单、价格低廉、固化剂易得等优点。化学药剂稳定化技术，可以在实现无害化的同时，达到土壤少增容或不增容，从而提高土壤修复工程的总体效率和经济性；还可以通过改进螯合剂的结构和性能使其与废物中的重金属等成分之间的化学螯合作用得到强化，进而提高稳定化产物的长期稳定性，减少最终处置过程中稳定化产物对环境的影响。

土壤自然环境中的铬主要以三价铬和六价铬两种形态存在，三价铬不易迁移且毒性低，对环境的危害相对较小，而六价铬易溶于水、移动性强、且毒性比三价铬大10～100倍。稳定化/固化治理六价铬污染主要是改变铬在土壤中的存在形态，将毒性强的六价铬还原为毒性低的三价铬，并通过固化作用降低其在环境中的迁移能力和生物可利用性，达到污染土壤的无害化处理。在稳定化/固化修复铬污染土壤技术中，修复药剂决定着修复效果的好坏，因此合理选择稳定化/固化药剂对于修复效果起着关键的作用。

发明内容

本发明是一种适用于铬污染土壤和水体沉积物的修复药剂，由工业副产品硫酸亚铁和工业原料生石灰组成，硫酸亚铁与生石灰用量及比例根据土壤中六价铬的污染程度而定，该药剂可用于不同浓度的铬污染土壤及水体沉积物的稳定化/固化修复。

自然界中六价铬以铬酸跟(CrO42-)和重铬酸跟（Cr2O72-）存在，两者之间可以相互转化，反应如式1所示。本药剂在土壤修复过程中，首先通过硫酸亚铁的还原作用将六价铬还原为三价铬，其反应如式2所示，生石灰与水生成氢氧化钙，氢氧化钙显碱性，其电离的氢氧根离子与三价铬反应生成氢氧化铬沉淀，如式4所示。生石灰与水反应放出大量热加快六价铬与硫酸亚铁的反应，氢氧化铬沉淀的产生促进六价铬向三价铬转化，从而提高了六价铬的修复效率。

2CrO₄^2-+2H⁺ ? Cr₂O₇^2- + H₂O                 式1

Cr₂O7^2-+6Fe²⁺+14H⁺ = 2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O       式2

CaO+H₂O = Ca(OH)₂                         式3

Cr³⁺+3OH^- = Cr(OH)₃↓                      式4

从氧化还原电位上看，在酸性溶液中，亚铁离子得电子生产铁单质的氧化还原电位为-0.447；在碱性溶液中，亚铁离子以氢氧化亚铁形势存在，得电子生成单质铁的氧化还原电位为-0.89，则亚铁在碱性溶液中得电子能力弱，反之失电子能力强，因此，亚铁离子在碱性条件还原性更强。

在酸性溶液中 Fe²⁺＋2e^- ? Fe(s)           -0.447

在碱性溶液中Fe(OH)₂(s) + 2e^? ? Fe(s) + 2?OH^?       ?0.89

与现有的稳定化/固化修复药剂相比，本发明所提供的稳定化/固化修复药剂具有以下突出的优点：