[发明专利]一种铅镉复合污染土壤原位钝化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种铅镉复合污染土壤原位钝化剂，该钝化剂由以下质量份数的原料制成：粘土矿物6‑10份、工业废弃物45‑60份、磷酸二氢钙4‑6份、铁盐2‑5份；其中，所述工业废弃物为粉煤灰、赤泥中的任意一种或两种混合。本发明还涉及所述铅镉复合污染土壤原位钝化剂的制备方法和使用方法。本发明所述的铅镉复合污染土壤原位钝化剂能显著降低铅、镉等重金属在土壤中的可交换态含量，具有钝化修复效果好、修复成本低、使用方便、不会破坏土壤结构等优点。

技术领域

本发明涉及农田土壤改良技术领域，特别是涉及一种铅镉复合污染土壤原位钝化剂及其制备方法。

背景技术

土壤是资源的核心，是动植物生长繁殖的基础，也是人类生存和生活的重要介质。土壤作为大气污染、水体污染和固体废弃物的最终受体，易被人类活动所损害导致被污染，其污染主要是由矿产资源的采、选、冶等工业生产的“三废”以及污灌、农药、化肥的农业上不合理施用等引起的。

土壤中的重金属污染往往是以某一重金属元素为主，二种或二种以上的重金属元素在土壤中同时存在且其含量均明显高于国家土壤环境质量标准或已经达到影响土壤环境质量水平，即称为多种重金属并存的复合污染。

由于土壤重金属污染的多样性、复杂性，为修复治理带来技术难度。目前，常用的重金属污染土壤修复技术可分为工程措施、电动修复法、化学淋洗法、化学钝化修复法、植物修复和微生物修复法。从现有的治理方法来看，各项修复技术都有其优势，同时又都存在一定的局限性。

钝化修复是基于向土壤中添加稳定化剂，通过吸附、沉淀、络合、离子交换和氧化还原等一系列反应，以降低污染物的生物有效性和可迁移性，从而达到修复目的的方法。这种方法因投入低、效率高、修复快速、操作简单等优越性，对于大面积污染土壤的修复具有较好的应用前景。

目前，土壤重金属污染的钝化修复主要集中在单一元素上，对土壤多种重金属并存的复合污染的同时修复研究较少。而现实中土壤通常是被多种重金属污染，复合污染土壤中不同重金属离子有着独特的移动性能，且不同元素或化合物之间存在拮抗、协同、加和等交互作用，很难找出单一的物质既能降低多种重金属离子的移动性，又能钝化多种污染物。因此，研制能同时钝化多种污染物的修复剂，是修复成功的技术关键，同时可以大大地降低修复成本，现已成为科技人员努力工作的方向。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，针对现实中土壤通常被多种重金属复合污染的情况，提供一种铅镉复合污染土壤原位钝化剂，其能显著降低铅(Pb)、镉(Cd)等重金属在土壤中的可交换态含量，具有钝化修复效果好、修复成本低、使用方便、不会破坏土壤结构等优点。

本发明采取的技术方案如下：

一种铅镉复合污染土壤原位钝化剂，由以下质量份数的原料制成：

粘土矿物6-10份、工业废弃物45-60份、磷酸二氢钙4-6份、铁盐2-5份；其中，所述工业废弃物为粉煤灰、赤泥中的任意一种或两种混合。

其中，粘土矿物主要是通过吸附作用来修复土壤中的金属，其吸附作用包括表面吸附与离子交换吸附，表面吸附是因为其具有巨大的表面积，表面能较大，引起系统自由能降低；离子交换吸附则是通过类质同象替换使粘土矿物带永久电荷，从而吸附异电离子来保证电荷平衡，粘土矿物的层间还有大量的负电荷(羟基)，与土壤中的重金属离子发生配合作用后，大大降低重金属的交换态。

粉煤灰和赤泥为工业生产过程中所产生的副产物，含有大量的Fe₂O₃、Al₂O₃和CaO，它们的比表面积大，因此对土壤中重金属(Cu、Pb、Cd、Zn)有较强的吸附能力。每年我国产生的赤泥、粉煤灰的数量高达数百万吨，以至于大量堆放的工业废弃物严重占用大量土地，对生态环境造成不利影响，而将工业废弃物用作复合污染土壤的钝化剂，可以实现以废治污，变废为宝。