本發(fā)明屬于重金屬污染土壤處理技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種重金屬鉛污染土壤的機(jī)械化學(xué)固化穩(wěn)定化修復(fù)方法。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)生產(chǎn)力的提高與城鎮(zhèn)化進(jìn)程的發(fā)展，重金屬污染土壤的修復(fù)成為國(guó)內(nèi)外環(huán)境科學(xué)研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。根據(jù)《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》結(jié)果顯示，全國(guó)土壤總點(diǎn)位超標(biāo)率為16.1％，而無(wú)機(jī)污染物超標(biāo)點(diǎn)位數(shù)占全部超標(biāo)點(diǎn)位數(shù)的82.8％。在很多工業(yè)遺留場(chǎng)地中的金屬鉛含量嚴(yán)重超標(biāo)，土壤重金屬累積可導(dǎo)致大氣、水體和土壤環(huán)境質(zhì)量的進(jìn)一步惡化，并引起農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量的下降，通過(guò)食物鏈途徑危害人體健康。鉛元素在土壤中以離子的形式存在，易遷移，使得鉛污染范圍不斷擴(kuò)大。

目前，常用的土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)主要有：化學(xué)法、客土工程、土壤淋洗法、電動(dòng)修復(fù)法以及微生物修復(fù)技術(shù)等?；瘜W(xué)修復(fù)技術(shù)主要是指向污染土壤加入化學(xué)穩(wěn)定藥劑，通過(guò)吸附、氧化還原、絡(luò)合/螯合、共沉淀等作用，調(diào)節(jié)和改變重金屬在土壤中的賦存形態(tài)，減弱其在土壤環(huán)境中的生物有效性和遷移性，從而降低重金屬對(duì)動(dòng)植物的毒害作用的技術(shù)?？屯凉こ掏ǔＪ褂梅柿^高、質(zhì)地較好、污染物質(zhì)少的干凈土壤替代已被污染的土壤，并轉(zhuǎn)運(yùn)污染土壤，使污染區(qū)域生態(tài)環(huán)境快速修復(fù)。土壤淋洗法主要采用淋洗劑與土壤重金屬結(jié)合，通過(guò)萃取、解吸、置換、活化等作用將重金屬?gòu)耐寥擂D(zhuǎn)移到溶液中，再進(jìn)行水土分離，使重金屬?gòu)耐寥乐邢疵?、隔離、移除的辦法。電動(dòng)修復(fù)技術(shù)是指在土壤中插入電極，導(dǎo)入低強(qiáng)度直流電，土壤重金屬隨著毛細(xì)孔溶液以電滲透方式定向移動(dòng)至土壤表層，從而將其從土壤中除去。微生物修復(fù)技術(shù)是由于微生物富含多種強(qiáng)有力的重金屬螯合物質(zhì)(如肽聚糖、脂多糖等)，對(duì)重金屬具有吸收、沉淀、氧化和還原等作用，可降低土壤中重金屬的毒性。雖然這些已經(jīng)普遍運(yùn)用在鉛污染土壤修復(fù)工程中，也具有一定的效果，但也有很多存在的問(wèn)題：處理成本較高、還原劑消耗量大、易改變土壤的理化性質(zhì)、產(chǎn)生二次污染、微生物修復(fù)周期較長(zhǎng)等不足。

針對(duì)現(xiàn)有處理技術(shù)的不足，尋求更為高效綠色、無(wú)二次污染的鉛污染土壤處理技術(shù)具有非常重要的意義。機(jī)械化學(xué)反應(yīng)處理鉛污染土壤具有修復(fù)效果高效明顯、可同時(shí)處理多種重金屬并且不會(huì)產(chǎn)生二次污染問(wèn)題的特點(diǎn)，是一種具有應(yīng)用前景的鉛污染土壤處理技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了彌補(bǔ)上述現(xiàn)有修復(fù)鉛污染土壤技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種鉛污染土壤的機(jī)械化學(xué)固化穩(wěn)定化修復(fù)方法。通過(guò)機(jī)械球磨初始階段，讓穩(wěn)定化助劑（磷酸二氫鈣、磷酸鈣、碳酸鈣等）與污染土壤中金屬鉛充分接觸，隨著機(jī)械球磨進(jìn)程，土壤中金屬鉛與穩(wěn)定化助劑在機(jī)械球磨外力作用而發(fā)生機(jī)械化學(xué)反應(yīng)，生成強(qiáng)化學(xué)穩(wěn)定型含鉛化合物。同時(shí)機(jī)械球磨作用將生成的含鉛化合物與土壤顆粒之間吸附力增強(qiáng)并達(dá)到包裹作用，從而實(shí)現(xiàn)重金屬鉛污染土壤的固化穩(wěn)定化，是一種清潔高效土壤修復(fù)處理技術(shù)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下。

本發(fā)明提供一種重金屬鉛污染土壤的機(jī)械化學(xué)固化穩(wěn)定化修復(fù)方法，該方法具體包括如下步驟：

將自然風(fēng)干的鉛污染土壤經(jīng)過(guò)粗碎、過(guò)篩得到的土壤顆粒與穩(wěn)定化助劑混合后加入到行星式球磨機(jī)球磨罐中，向球磨罐中加入氧化鋯磨球進(jìn)行機(jī)械化學(xué)反應(yīng)；穩(wěn)定化助劑用量占土壤顆粒與穩(wěn)定化助劑總物料質(zhì)量的4%~12%，球磨轉(zhuǎn)速為250~650轉(zhuǎn)/分鐘，球磨時(shí)間為0.5~6小時(shí)；

球磨結(jié)束后，將球磨罐中反應(yīng)產(chǎn)物與磨球進(jìn)行篩分，即得到修復(fù)后土壤。

本發(fā)明中，所用的穩(wěn)定化助劑選自磷酸二氫鈣、磷酸鉀或硅酸鈣中一種或多種。

本發(fā)明中，土壤顆粒與穩(wěn)定化助劑總物料與氧化鋯磨球的質(zhì)量比為1:12~1:15。

本發(fā)明中，球磨轉(zhuǎn)速為450~650轉(zhuǎn)/分鐘，球磨時(shí)間為3~6小時(shí)。

本發(fā)明中，球磨方式為運(yùn)行15分鐘，停止15分鐘，依次循環(huán)運(yùn)行。

與現(xiàn)有的土壤修復(fù)技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的方法具有的優(yōu)勢(shì)如下：

該方法中，鉛污染土壤中重金屬鉛與穩(wěn)定化助劑在機(jī)械球磨外力作用下直接發(fā)生固相反應(yīng)而生成強(qiáng)化學(xué)穩(wěn)定性含鉛化合物，包裹在土壤顆粒中大幅度降低遷移性，此過(guò)程修復(fù)助劑使用量低，降低成本。此外，該處理方法簡(jiǎn)便快捷，全過(guò)程無(wú)二次污染，是一種高效綠色、具有應(yīng)用前景的鉛污染土壤修復(fù)處理方法。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1

將5g鉛污染土壤（鉛含量約5000mg/kg）和0.22g磷酸二氫鈣加入到裝有氧化鋯磨球（磨球直徑為15mm）的行星式球磨機(jī)罐體中機(jī)械化學(xué)球磨，其中物料與磨球的質(zhì)量比為1:14。設(shè)定球磨操作條件為：球磨時(shí)間為4小時(shí)，球磨轉(zhuǎn)速為500轉(zhuǎn)/分鐘，球磨方式為工作15分鐘，間隔15分鐘，依次循環(huán)進(jìn)行。將反應(yīng)前后的樣品進(jìn)行tclp毒性浸出實(shí)驗(yàn)，使用icp-oes分析浸出液中金屬鉛的浸出濃度。

經(jīng)分析，得到原始土壤浸出液中鉛濃度為100.25mg/l，處理后土壤浸出液中鉛濃度為2.73mg/l，滿足國(guó)家浸出毒性鑒別標(biāo)準(zhǔn)（5.0mg/l，gb5085.3-2007）。

實(shí)施例2

將5g鉛污染土壤（鉛含量約10000mg/kg）和0.54g穩(wěn)定化助劑（磷酸二氫鈣：磷酸鈣=1:1，質(zhì)量比）加入到裝有氧化鋯磨球（磨球直徑為15mm）的行星式球磨機(jī)罐體中機(jī)械化學(xué)球磨，其中物料與磨球的質(zhì)量比為1:14。設(shè)定球磨操作條件為：球磨時(shí)間為5小時(shí)，球磨轉(zhuǎn)速為450轉(zhuǎn)/分鐘，球磨方式為工作15分鐘，間隔15分鐘，依次循環(huán)進(jìn)行。將反應(yīng)前后的樣品進(jìn)行tclp毒性浸出實(shí)驗(yàn)，使用icp-oes分析浸出液中金屬鉛的浸出濃度。

經(jīng)分析，得到原始土壤浸出液中鉛濃度為214.13mg/l，處理后土壤浸出液中鉛濃度為3.16mg/l，滿足國(guó)家浸出毒性鑒別標(biāo)準(zhǔn)（5.0mg/l，gb5085.3-2007）。

實(shí)施例3

將5g鉛污染土壤（鉛含量約10000mg/kg）加入到裝有氧化鋯磨球（磨球直徑為15mm）的行星式球磨機(jī)罐體中機(jī)械化學(xué)球磨，其中物料與磨球的質(zhì)量比為1:14。設(shè)定球磨操作條件為：球磨時(shí)間為3小時(shí)，球磨轉(zhuǎn)速為550轉(zhuǎn)/分鐘，球磨方式為工作15分鐘，間隔15分鐘，依次循環(huán)進(jìn)行。將反應(yīng)前后的樣品進(jìn)行tclp毒性浸出實(shí)驗(yàn)，使用icp-oes分析浸出液中金屬鉛的浸出濃度。

經(jīng)分析，得到原始土壤浸出液中鉛濃度為214.13mg/l，處理后土壤浸出液中鉛濃度為48.27mg/l，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)國(guó)家浸出毒性鑒別標(biāo)準(zhǔn)（5.0mg/l，gb5085.3-2007）。

實(shí)施例4

將5g鉛污染土壤（鉛含量約10000mg/kg）和0.65g穩(wěn)定化助劑（磷酸二氫鈣：碳酸鈣=1:1，質(zhì)量比）加入到裝有氧化鋯磨球（磨球直徑為15mm）的行星式球磨機(jī)罐體中機(jī)械化學(xué)球磨，其中物料與磨球的質(zhì)量比為1:14。設(shè)定球磨操作條件為：球磨時(shí)間為3小時(shí)，球磨轉(zhuǎn)速為550轉(zhuǎn)/分鐘，球磨方式為工作15分鐘，間隔15分鐘，依次循環(huán)進(jìn)行。將反應(yīng)前后的樣品進(jìn)行tclp毒性浸出實(shí)驗(yàn)，使用icp-oes分析浸出液中金屬鉛的浸出濃度。

經(jīng)分析，得到原始土壤浸出液中鉛濃度為214.13mg/l，處理后土壤浸出液中鉛濃度為1.60mg/l，滿足國(guó)家浸出毒性鑒別標(biāo)準(zhǔn)（5.0mg/l，gb5085.3-2007）。

實(shí)施例5

將5g鉛污染土壤（鉛含量約10000mg/kg）和0.54g穩(wěn)定化助劑（磷酸鈣：碳酸鈣=1:1，質(zhì)量比）加入到裝有氧化鋯磨球（磨球直徑為15mm）的行星式球磨機(jī)罐體中機(jī)械化學(xué)球磨，其中物料與磨球的質(zhì)量比為1:14。設(shè)定球磨操作條件為：球磨時(shí)間為6小時(shí)，球磨轉(zhuǎn)速為600轉(zhuǎn)/分鐘，球磨方式為工作15分鐘，間隔15分鐘，依次循環(huán)進(jìn)行。將反應(yīng)前后的樣品進(jìn)行tclp毒性浸出實(shí)驗(yàn)，使用icp-oes分析浸出液中金屬鉛的浸出濃度。

經(jīng)分析，得到原始土壤浸出液中鉛濃度為214.13mg/l，處理后土壤浸出液中鉛濃度為4.36mg/l，滿足國(guó)家浸出毒性鑒別標(biāo)準(zhǔn)（5.0mg/l，gb5085.3-2007）。

實(shí)施例6

將5g鉛污染土壤（鉛含量約10000mg/kg）和0.54g穩(wěn)定化助劑（磷酸二氫鈣：碳酸鈣=1:1，質(zhì)量比）加入到裝有氧化鋯磨球（磨球直徑為15mm）的行星式球磨機(jī)罐體中機(jī)械化學(xué)球磨，其中物料與磨球的質(zhì)量比為1:14。設(shè)定球磨操作條件為：球磨時(shí)間為6小時(shí)，球磨轉(zhuǎn)速為600轉(zhuǎn)/分鐘，球磨方式為工作15分鐘，間隔15分鐘，依次循環(huán)進(jìn)行。將反應(yīng)前后的樣品進(jìn)行tclp毒性浸出實(shí)驗(yàn)，使用icp-oes分析浸出液中金屬鉛的浸出濃度。

經(jīng)分析，得到原始土壤浸出液中鉛濃度為214.13mg/l，處理后土壤浸出液中鉛濃度為0.92mg/l，滿足國(guó)家浸出毒性鑒別標(biāo)準(zhǔn)（5.0mg/l，gb5085.3-2007）。

技術(shù)特征：

1.一種重金屬鉛污染土壤的機(jī)械化學(xué)固化穩(wěn)定化修復(fù)方法，其特征在于：該方法具體包括如下步驟：

將自然風(fēng)干的鉛污染土壤經(jīng)過(guò)粗碎、過(guò)篩得到的土壤顆粒與穩(wěn)定化助劑混合后加入到行星式球磨機(jī)球磨罐中，向球磨罐中加入氧化鋯磨球進(jìn)行機(jī)械化學(xué)反應(yīng)；穩(wěn)定化助劑用量占土壤顆粒與穩(wěn)定化助劑總物料質(zhì)量的4%~12%，球磨轉(zhuǎn)速為250~650轉(zhuǎn)/分鐘，球磨時(shí)間為0.5~6小時(shí)；

球磨結(jié)束后，將球磨罐中反應(yīng)產(chǎn)物與磨球進(jìn)行篩分，即得到修復(fù)后土壤。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所用的穩(wěn)定化助劑選自磷酸二氫鈣、磷酸鈣或碳酸鈣中一種或多種。

3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，土壤顆粒與穩(wěn)定化助劑總物料與氧化鋯磨球的質(zhì)量比為1:12~1:15。

4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，球磨轉(zhuǎn)速為450~650轉(zhuǎn)/分鐘，球磨時(shí)間為3~6小時(shí)。

5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，球磨方式為運(yùn)行15分鐘，停止15分鐘，依次循環(huán)運(yùn)行。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明屬于重金屬污染土壤處理技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種重金屬鉛污染土壤的機(jī)械化學(xué)固化穩(wěn)定化修復(fù)方法。其首先將自然風(fēng)干的重金屬鉛污染土樣研缽研磨后過(guò)篩，然后將篩分后的污染土壤顆粒、穩(wěn)定化助劑以及氧化鋯磨球按比例置于球磨罐中進(jìn)行機(jī)械化學(xué)反應(yīng)。通過(guò)機(jī)械化學(xué)還原將易遷移、高毒性的鉛離子轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的含鉛化合物固定在土壤中，實(shí)現(xiàn)鉛污染土壤的固化穩(wěn)定化處理。本發(fā)明方法具有高效、無(wú)廢液、無(wú)二次污染的特點(diǎn)，是一種具有良好前景的鉛污染土修復(fù)方法。

技術(shù)研發(fā)人員：苑文儀;張紫薇;許維通;申英杰;王曉巖;白建峰;王臨才;張承龍;王景偉

受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海第二工業(yè)大學(xué)

技術(shù)研發(fā)日：2019.10.15

技術(shù)公布日：2020.01.10