[发明专利]一种有机高硫稳定剂及其合成方法和在重金属污染土壤修复中的应用

说明书

本发明公开了一种有机高硫稳定剂及其合成方法和在重金属污染土壤修复中的应用。将单质硫、助溶剂、碱金属硫化物、催化剂和溶剂混合均匀，搅拌反应后，加入絮凝剂沉淀除杂，即得硫含量高、稳定性好的有机高硫稳定剂。将其应用于重金属污染土壤的修复，可以高效还原土壤中的高价重金属，特别是对六价铬还原性稳定化效果佳，相对于现有技术中常用的多硫化钙、硫化钠等硫系药剂在取得相同稳定化效果的条件下，大幅度降低了硫化剂的用量，降低了重金属污染土壤的修复成本。

技术领域

本发明涉及一种高硫化试剂，特别涉及一种可以用于还原修复重金属污染土壤中重金属的有机高硫稳定剂，还涉及其制备方法和在重金属污染土壤修复中的应用，属于重金属污染土壤修复技术领域。

背景技术

20世纪中期，铬盐生产行业得到了高速发展，但由于技术落后和环保意识淡薄，产生的铬渣没有得到及时有效处置，累积堆存的大量铬渣大多处于无序堆放状态。直到2010年，历史堆存铬渣才处理完毕，但遗留的大量铬污染场地仍对环境和人体健康造成巨大威胁。

在铬污染土壤中，六价铬不仅存在于土壤颗粒的表面，同时存在于颗粒内部，土壤颗粒内部的六价铬与处理介质存在一个接触不良的问题，因而铬污染土壤的处置存在难度。

从降低污染物健康风险的角度而言，稳定固化技术是一种较为成熟且经济有效的技术，在国外应用极为广泛，是重金属污染土壤修复领域使用得最多最广泛的技术。该技术中所使用的固化剂主要采用水泥、石灰、石膏等水硬性材料，往往使得土壤或其他固废产生硬化、增容等问题，不利于后续的处置和利用。

与固化技术相比，稳定剂对土壤的物理性质不会有显著的改变，但能把重金属和有机物通过吸附、沉淀等作用固定下来，达到了降低污染物的浸出毒性和健康风险的目的。常见的六价铬还原稳定剂有亚铁盐、亚硫酸盐或硫化物等等，在目前六价铬场地修复工程应用最多的是多硫化钙、硫化钠等。

硫系药剂在重金属土壤稳定化修复工程应用中一直占据相当重要的地位，但也存在诸多不足。近年来，利用可溶性硫化物还原稳定处理铬污染场地，如硫化钠、焦亚硫酸钠、连二亚硫酸钠，都取得了一定效果。但连二亚硫酸钠价格相对较高，大规模工程应用受到限制；硫化钠、焦亚硫酸钠等稳定剂在自然环境中容易氧化分解，不利于反应的有效控制。

因此，为解决常见硫系稳定剂常见问题，研发一种为实现稳定剂低投加比、还原效果稳定、经济可行、工程应用便利的硫系六价铬污染土壤稳定剂，具有应用前景和推广价值。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是在于提供了一种用于六价铬污染土壤修复的有机高硫稳定剂，该有机高硫稳定剂单位硫含量高、稳定性好，可高效稳定还原重金属污染土壤中的高价重金属，特别是六价铬还原性稳定化效果佳，相对于现有技术中常用的多硫化钙、硫化钠等硫系药剂在取得相同稳定化效果的条件下，大幅度降低了硫化剂的用量，降低了重金属污染土壤的修复成本。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种有机高硫稳定剂的合成方法，该方法是将单质硫、助溶剂、碱金属硫化物、催化剂和溶剂混合均匀，搅拌反应后，加入絮凝剂沉淀除杂，即得有机高硫稳定剂。

本发明的有机高硫稳定剂合成过程中，主要是硫化物与单质硫反应合成一系列相对现有多硫化合物硫含量更高的多硫化物，且获得的多硫化合物本身性能稳定性高，不易分解，主要反应如下：

NaS+S→NaS₂

NaS₂+S→NaS₃

.....

NaS_x+S→NaS_x+1

本发明的有机高硫稳定剂的合成过程简单，可以在常温下合成，过程能耗低，成本低。