1.本發(fā)明屬于土壤修復及固體廢物資源化利用技術領域，涉及一種重金屬污染土壤電動-固化聯(lián)合修復方法。

背景技術：

2.土壤重金屬污染是指由于人類活動，土壤中的微量金屬元素在土壤中的含量超過背景值，過量沉積而引起的含量過高，統(tǒng)稱為土壤重金屬污染。

3.重金屬是指比重等于或大于5.0的金屬，如fe、mn、zn、cd、hg、ni、co等；主要來自農(nóng)藥、廢水、污泥和大氣沉降等，如汞主要來自含汞廢水，鎘、鉛污染主要來自冶煉排放和汽車廢氣沉降，砷則被大量用作殺蟲劑、殺菌劑、殺鼠劑和除草劑。過量重金屬可引起植物生理功能紊亂、營養(yǎng)失調，鎘、汞等元素在作物籽實中富集系數(shù)較高，即使超過食品衛(wèi)生標準，也不影響作物生長、發(fā)育和產(chǎn)量，此外汞、砷能減弱和抑制土壤中硝化、氨化細菌活動，影響氮素供應。重金屬污染物在土壤中移動性很小，不易隨水淋濾，不為微生物降解，通過食物鏈進入人體后，潛在危害極大，應特別注意防止重金屬對土壤污染。一些礦山在開采中尚未建立石排場和尾礦庫，廢石和尾礦隨意堆放，致使尾礦中富含難解的重金屬進入土壤，加之礦石加工后余下的金屬廢渣隨雨水進入地下水系統(tǒng)，造成嚴重的土壤重金屬污染。

4.目前對于土壤重金屬修復技術按照機理可分為兩種：（1）改變重金屬在土壤中的存在形態(tài)并使其固定，從而降低重金屬在環(huán)境中的遷移性和生物有效性；（2）去除土壤中的重金屬，使其存留濃度接近或達到背景值。目前固化修復技術使用廣泛，但單一固化修復需要大面積大量的使用固化劑和水資源對污染土壤進行修復，會造成土壤大面積擾動，同時，傳統(tǒng)單一電動修復技術又存在成本高、易造成二次污染、推廣難等問題。

技術實現(xiàn)要素：

5.本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術的不足，提出一種重金屬污染土壤電動-固化聯(lián)合修復方法。保證了重金屬污染土壤的修復效率，同時其適用性和可操作性強，適用于重金屬污染場地原位修復。

6.為了達到上述目的，本發(fā)明是通過如下技術方案實現(xiàn)的。

7.一種重金屬污染土壤電動-固化聯(lián)合修復方法，將重金屬污染土壤置于陰極室和陽極室之間，通電進行電動修復；與陰極室相鄰的一部分重金屬污染土壤中添加有固化劑；所述固化劑包括重量份為：14~28份的赤泥、7~21份的粉煤灰。

8.優(yōu)選的，所述赤泥和粉煤灰的質量比為7-9:1-3。

9.更優(yōu)的，所述赤泥和粉煤灰的質量比為8:2。

10.優(yōu)選的，所述固化劑還包括重量份為3-4份的氧化鈣和6-8份的hbsc；所述固化劑的水固比為0.4-0.5。

11.更優(yōu)的，重量份為每100份風干的重金屬污染土壤加入24.5份赤泥、10.5份粉煤灰、7份高貝利特硫鋁酸鹽水泥、3.5份生石灰，然后與水充分混合；液固比為0.45。

12.優(yōu)選的，添加有固化劑的重金屬污染土壤和未添加固化劑的重金屬污染土壤的體積比為1:3-5。

13.優(yōu)選的，陰極室內設置有陰極板，所述陰極板的材質為泡沫鎳；陽極室內設置有陽極板，陽極板的材質為石墨；電解液為蒸餾水。

14.更優(yōu)的，陰極板和陽極板之間的距離為0.3-1m；陰極板和陽極板之間的電壓強度為1-10v/cm，電流強度為0.001-2a。

15.更優(yōu)的，電動修復采用直流電壓梯度為1v/cm，連續(xù)處理72-240h。

16.優(yōu)選的，所述的重金屬污染土壤的重金屬濃度為400-5000mg/kg。

17.本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術所產(chǎn)生的有益效果為：本發(fā)明通過將兩種修復技術聯(lián)合起來，在電動勢的作用下通過局部添加固化劑，將大面積被污染的土壤中的重金屬離子遷移至固化劑中，使其固定，從而達到去除土壤中重金屬的目的。同時本發(fā)明采用的固化劑主要成分為赤泥和粉煤灰，使得該方法更充分的利用了固體廢物修復污染土壤，節(jié)能且高效。

18.本發(fā)明將固化劑加入電動修復技術中，使兩種技術巧妙的結合，能夠高效、簡潔的去除多種重金屬離子污染土壤，既彌補了固化修復技術需要大面積對土壤進行固化處理擾動，又能克服電動修復技術存在的二次污染，進行二次處理的缺點，而且在修復重金屬污染土壤的同時，又能達到將固體廢物資源化利用的目的。

附圖說明

19.圖1為本發(fā)明所述固化劑不同配比下的浸出毒性銅離子濃度；圖2為本發(fā)明所述固化劑不同配比下ph隨齡期的變化規(guī)律；圖3為電動修復技術以及聯(lián)合修復技術試驗裝置圖，其中1為土壤室；2為直流電源；3為電流記錄儀；4為多孔玻璃板加濾紙；5為電極板；6為導線；7為軟管；8為廣口瓶（提供電解液）；9為蠕動泵。

20.圖4表示實例2的實施方案示意圖。

21.圖5表示實例3的實施方案示意圖。

具體實施方式

22.為了使本發(fā)明所要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，結合實施例和附圖，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。下面結合實施例及附圖詳細說明本發(fā)明的技術方案，但保護范圍不被此限制。

23.以下為實施例的原材料及其化學成分如下：

實施例1本實施例為一種銅離子污染土壤的固化修復的技術，該固化修復技術包括如下步驟：1、試樣制作：根據(jù)設計配合比稱量試驗所需的高嶺土、硝酸銅晶體、赤泥、粉煤灰、生石灰、hbsc和水充分混合，攪拌均勻，制備模擬污染土試樣；其中，每100份高嶺土中銅離子質量為0.6%，添加赤泥14-28份、粉煤灰7-21份、氧化鈣3.5份、hbsc7份、水固比0.45。

24.2、赤泥和粉煤灰的總質量為高嶺土質量的35%，根據(jù)赤泥和粉煤灰的質量比為9:1、8:2、7:3、6:4、4:6分別制備5組試樣。

25.3、使用砂漿攪拌機攪拌，制備尺寸為直徑為5cm，高度為5cm的圓柱體試塊。制作時將混合均勻的材料一次性裝滿試模，放置在振動臺振動120s，將高出試模的部分刮除抹平，用保鮮膜包裹試模，每組制備3個平行試樣，48h后拆模。

26.4、試樣制備后在20

±

5℃的環(huán)境靜置24

±

2h，拆模后放入20

±

2℃、相對濕度90%以上的養(yǎng)護箱中養(yǎng)護，養(yǎng)護至待測齡期進行各項指標測試試驗，最優(yōu)配比為赤泥和粉煤灰的質量比為8:2，養(yǎng)護28天后，使用電感耦合等離子測試儀對固化后的污染土進行銅濃度測試，并計算其修復效率，檢測結果為固化修復技術對銅離子的修復效率為99.5%，且ph均小于12.5。

27.實施例2本實施例為一種銅離子污染土壤的電動修復的技術，該電動修復技術包括如下步驟：電動修復裝置：實驗槽由土壤室(長

×

寬

×

高=30cm

×

7.5cm

×

10.0cm)和兩個電極室(長

×

寬

×

高=6cm

×

7.5cm

×

10.0cm)組成，采用打孔的有機玻璃板和濾紙連接在土壤室的兩端。

28.土壤室分配：將土壤室的土壤等分為五等份取樣，從陰極到陽極分別編號為s1到s5，s1-s5區(qū)裝入銅離子污染高嶺土，陰極室和陽極室都加入相同的電解質。

29.設備連接及操作：陽極采用石墨電極，陰極采用泡沫鎳，電解液儲存瓶裝入1000ml的蒸餾水，通過蠕動泵以12ml/min的速度引入電極室，電極室里的電解液達到一定高度后又會循環(huán)回電解液儲存瓶。然后采用直流電壓梯度為1 v/cm，連續(xù)處理72h，電動修復過程中，采用電流記錄儀每小時記錄一次電流。最后進行各項指標測試試驗。使用電感耦合等離子測試儀對修復后的污染土進行銅濃度測試，并計算其修復效率，檢測結果為電動修復技術對銅離子的修復效率為66.5%，且ph均小于12.5。

30.實施例3本實施例為一種銅離子污染土壤的電動-固化聯(lián)合修復的技術，該聯(lián)合修復技術包括如下步驟：聯(lián)合修復技術的裝置與實施例2中電動修復技術裝置相同。

31.土壤室分配：將土壤室的土壤等分為五等份取樣，從陰極到陽極分別編號為s1到s5，s1區(qū)裝入赤泥和粉煤灰的質量比為8:2的固化劑和銅離子污染的高嶺土充分混合，s2-s5區(qū)裝入銅離子污染高嶺土，陰極室和陽極室都加入相同的電解質。固化劑的配比：每100份風干的污染土加入24.5份赤泥、10.5份粉煤灰、7份高貝利特硫鋁酸鹽水泥 (high belite sulfoaluminate cement，hbsc)、3.5份生石灰，然后與水充分混合。液固比為0.45。

32.設備連接及操作：陽極采用石墨電極，陰極采用泡沫鎳，電解液儲存瓶裝入1000ml的蒸餾水，通過蠕動泵以12ml/min的速度引入電極室，電極室里的電解液達到一定高度后又會循環(huán)回電解液儲存瓶。然后采用直流電壓梯度為1v/cm，連續(xù)處理72h，電動修復過程中，采用電流記錄儀每小時記錄一次電流。最后進行各項指標測試試驗。使用電感耦合等離子測試儀對修復后的污染土以及固化土進行銅濃度測試，并計算其修復效率，檢測結果為電動-固化聯(lián)合修復技術對銅離子的修復效率為94%，且s1區(qū)域的固化劑ph小于12.5。

33.本發(fā)明比較了重金屬污染土壤的3種修復技術的修復效率，雖然在修復效率上電動-固化聯(lián)合修復技術不如單一的固化修復技術，但是效果也達到了修復效率99.5%，且ph均小于12.5，其適用性和可操作性強，僅局部添加固化劑，既節(jié)省了固化劑的用量也不需要對需要處理的土壤進行大面積的擾動；適用于重金屬污染場地原位修復，節(jié)約資源。

34.本發(fā)明將固化和電動修復技術結合，解決了單一固化修復大面積擾動土，以及傳統(tǒng)單一電動修復技術的效率低、二次污染、推廣難等問題，實現(xiàn)了強化聯(lián)合修復。

35.本方法保證修復效率的同時又能修復土壤。易于投入具體污染土壤的修復中去、符合治理重金屬污染土的要求，具有廣泛的應用前景。

36.以上內容是結合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所做的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施方式僅限于此，對于本發(fā)明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明由所提交的權利要求書確定專利保護范圍。技術特征：

1.一種重金屬污染土壤電動-固化聯(lián)合修復方法，將重金屬污染土壤置于陰極室和陽極室之間，通電進行電動修復；其特征在于，與陰極室相鄰的一部分重金屬污染土壤中添加有固化劑；所述固化劑包括重量份為：14~28份的赤泥、7~21份的粉煤灰。2.根據(jù)權利要求1所述的一種重金屬污染土壤電動-固化聯(lián)合修復方法，其特征在于，所述赤泥和粉煤灰的質量比為7-9:1-3。3.根據(jù)權利要求2所述的一種重金屬污染土壤電動-固化聯(lián)合修復方法，其特征在于，所述赤泥和粉煤灰的質量比為8:2。4.根據(jù)權利要求1所述的一種重金屬污染土壤電動-固化聯(lián)合修復方法，其特征在于，所述固化劑還包括重量份為3-4份的氧化鈣和6-8份的hbsc；所述固化劑的水固比為0.4-0.5。5.根據(jù)權利要求4所述的一種重金屬污染土壤電動-固化聯(lián)合修復方法，其特征在于，重量份為每100份風干的重金屬污染土壤加入24.5份赤泥、10.5份粉煤灰、7份高貝利特硫鋁酸鹽水泥、3.5份生石灰，然后與水充分混合；液固比為0.45。6.根據(jù)權利要求1所述的一種重金屬污染土壤電動-固化聯(lián)合修復方法，其特征在于，添加有固化劑的重金屬污染土壤和未添加固化劑的重金屬污染土壤的體積比為1:3-5。7.根據(jù)權利要求1所述的一種重金屬污染土壤電動-固化聯(lián)合修復方法，其特征在于，陰極室內設置有陰極板，所述陰極板的材質為泡沫鎳；陽極室內設置有陽極板，陽極板的材質為石墨；電解液為蒸餾水。8.根據(jù)權利要求7所述的一種重金屬污染土壤電動-固化聯(lián)合修復方法，其特征在于，陰極板和陽極板之間的距離為0.3-1m；陰極板和陽極板之間的電壓強度為1-10v/cm，電流強度為0.001-2a。9.根據(jù)權利要求1或7所述的一種重金屬污染土壤電動-固化聯(lián)合修復方法，其特征在于，電動修復采用直流電壓梯度為1v/cm，連續(xù)處理72-240h。10.根據(jù)權利要求1所述的一種重金屬污染土壤電動-固化聯(lián)合修復方法，其特征在于，所述的重金屬污染土壤的重金屬濃度為400-5000mg/kg。

技術總結

本發(fā)明屬于土壤修復及固體廢物資源化利用技術領域，涉及一種重金屬污染土壤電動-固化聯(lián)合修復方法；是將重金屬污染土壤置于陰極室和陽極室之間，通電進行電動修復；與陰極室相鄰的一部分重金屬污染土壤中添加有固化劑；所述固化劑包括重量份為：14~28份的赤泥、7~21份的粉煤灰；本發(fā)明既彌補了固化修復技術需要大面積對土壤進行固化處理擾動，又能克服電動修復技術存在的二次污染，保證了重金屬污染土壤的修復效率，適用于重金屬污染場地原位修復。復。復。

技術研發(fā)人員：解鈞 趙文婧 馮輝民 溫旺 許婷霏 段媛 武鵬飛 賈立軍 秦新皓 曹德華 劉曉鳳 梅騫 崔銘燁 周雯婷 何斌 馬曉杰 任志遠 楊婷 馬富麗 韓鵬舉 董曉強 白曉紅

受保護的技術使用者：山西山安立德環(huán)?？萍加邢薰?br />
技術研發(fā)日：2022.03.31

技術公布日：2022/6/10