[发明专利]一种用于砷和锑污染土壤修复药剂及其使用方法

说明书

本发明主要涉及土壤污染稳定化技术，一种针对土壤砷和锑污染稳定化药剂及其工程使用方法，所述药剂由25％～30％还原铁粉，15％～20％的碳酸钙粉，20％～25％的氧化铁粉，30％～35％硫化亚铁粉以及5％～10％的活性炭粉构成，各原料的质量百分比之和为100％。药剂在使用前由混合设备按比例混合均匀，后将污染土壤与药剂混合均匀，并保持土壤含水率至少在30％以上，养护7天即可达到较好的稳定化效果。本专利药剂对砷和锑复合污染土壤有良好的稳定化效果，具有见效快，稳定效果好，对土壤原pH扰动较小，且对土壤pH不敏感，在碱性和酸性土中均具有良好的稳定化效果。本药剂混匀后可一次性施入土壤中，操作简单、实用性强，解决了土壤稳定化药剂效果受土壤pH影响大，且易剧烈影响原土壤pH等问题，本药剂适合土壤砷和锑修复工程上大规模应用，处理效果好，达标率高。

技术领域

本发明涉及污染土壤修复领域，尤其涉及一种用于砷和锑污染土壤修复药剂及其使用方法。

背景技术

根据《全国土壤污染状况调查公报》，我国土壤总电位超标率16.1％，砷是主要的污染物质之一。我国目前受镉、砷、铅等重金属污染的耕地面积估计近2.0×10⁷hm²。锑(Sb)，是位于第五周期第ⅤA族的重金属元素，其性质与砷类似。锑及其化合物被美国环保局及欧盟列为优先污染物，它也是日本环境厅密切关注的污染物。在巴塞尔公约中关于危险废物的越境迁移限定中将锑列为危险废物之列。中国的锑矿储量和锑生产量为世界之最，阻燃剂、防爆剂和固化剂的使用，以及矿产的开采、冶炼等活动导致土壤中锑(Sb)的污染日益严重。

国内目前针对重金属修复技术主要为淋洗、固化稳定化、植物修复法等，其中重金属的异位或原位固化稳定化技术由于其成本不高、技术成熟、修复周期短可控的特点，在国内工程上得到大规模应用。

从修复药剂的安全性、稳定化能力和经济性等方面考虑，工程上修复砷和锑主要是采用含铁、含铝和黏土矿物中一种或几种材料复合配制药剂。本药剂稳定化机理不是一个暂时、短期的、随环境条件变化易可逆的机理，结合了化学氧化、络合作用、吸附作用，砷和锑与多种含铁、硫物质和形成极难溶、稳定的共沉淀，是一个化学过程；药剂中活性炭具有巨大的比表面积能够吸附多种重金属；同时活性炭具有丰富的表面活性集团，如酚羟基，羧基等，有较强的配位能力，易与重金属发生络合作用。综上，本药剂对土壤pH不敏感，适用性广。其主要成分均为含铁物质或原材料，安全无毒害。

在《一种砷、锑重金属污染土壤的稳定化剂》(CN 109570218 A)的专利中提出以氧氯化锆、水滑石、氧化钙、硫酸亚铁为原料制备稳定化剂，但是氧化钙具有强碱性，增加土壤pH且引入重金属锆。在《一种用于处理锑污染土壤修复药剂及其使用方法》(CN 109382396A)中提出还原剂、硫基化合物、矿物材料和磷酸盐按一定比例混合制作砷和锑固定剂，但是其中磷酸根离子对含矿物材料固定砷和锑起着竞争性抑制作用，不能最大化药剂作用；且加入还原剂将五价锑还原为三价锑后，锑的毒性大大增加。在《一种锑污染场地土壤稳定化修复剂及其制备方法》(CN 108059958 A)的发明专利中提出硫酸亚铁、还原铁粉、膨润土、氧化钙和碳酸钙在真空或惰性气体条件下，用干式球磨仪混合球磨后修复锑污染场地，但是在土壤修复施工中，药剂使用量大，项目现场条件不允许用球磨设备在真空或惰性气体条件下进行大量的药剂制备混合，且该专利中使用氧化钙，与专利《一种砷、锑重金属污染土壤的稳定化剂》(CN 109570218 A)存在相似的问题，既氧化钙可能引起土壤板结的问题。在《一种含砷、锑及其他重金属复合污染土壤稳定化修复方法》(CN 107413838 A)中提出将膨润土或秸秆炭先混匀入污染土壤中，调节含水率并养护反应一定时间后，再将砷、锑固化稳定化药剂混入土壤中，但是该方法需要将药剂与土壤多次混合，在土壤修复工程中增加机械搅拌成本，而且存在调节含水率后，土壤抗压强度无法承受二次作业的大型搅拌机械自重的问题。

发明内容