一种重金属土壤固化修复液的制备和使用方法

专利2025-10-07  6

本发明涉及重金属污染土修复和加固,尤其涉及微生物修复和加固重金属污染土的方法。


背景技术:

1、随着工业社会的发展,由于一些企业的生产工艺技术落后、环保意识薄弱,将工业污染源产生的废水、废气和固体废弃物未按国家标准排放,最终使含有重金属等污染物沉积到土壤和地下水中,造成严重的环境问题。要对污染土地进行工业开发利用,就必须采取相应的措施修复并加固重金属污染土地。传统的修复方式多采用物理修复、化学修复和生物修复。

2、物理修复和化学修复虽然可以对污染土进行修复,但其也存在着改变土壤组成和结构、工程量大、成本高并且易造成二次污染等缺点。微生物修复固化技术由于其操作简单,对环境污染相对较小,且在修复重金属的同时可以加固土体等作用越来越受到关注。

3、现有微生物修复及固化重金属污染土技术:

4、通过产脲酶菌将尿素水解成碳酸根并与钙离子和重金属离子结合,生成具有胶凝作用的碳酸盐矿物从而对重金属离子进行吸收、转化、共沉淀使其转化为无毒的形态,同时产生的碳酸盐可以胶结土颗粒。

5、现有微生物修复及固化重金属污染土技术的缺点:

6、脲酶分解生成碳酸钙速率过快导致修复后土体强度不均匀;修复后的重金属离子稳定性差,在酸性条件容易浸出扩散造成二次污染;采用脲酶水解这一单一原理,使得生成的碳酸钙量少,修复后土体强度差,材料无法得到充分利用;脲酶分解尿素的过程会产生大量有害气体氨气,不仅对施工人员产生危害,同时造成环境二次污染;引入氯化钙作为钙源,过量的氯离子残留在土壤中会使土壤酸化、板结、加重土壤的盐害等危害。


技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷,而提出的微生物修复固化重金属污染土的方法。

2、本发明原理如下:

3、2cao2+2h2o=2ca(oh)2+o2

4、c2o42-+重金属离子=草酸盐

5、c2o42-+ca=cac2o4

6、2na2c2o4+3o2=2co2+2na2co3

7、

8、nacooh+ca(oh)2=ca(cooh)2+naoh

9、na2co3+h2o=co2+2naoh

10、cac4h6o4+4o2=caco3+3co2+3h2o

11、ca(cooh)2+ca(oh)2+o2=2caco3+h2o

12、

13、co32-+ca==caco3

14、ca(oh)2+co2=caco3+2h2o

15、一、重金属离子通过草酸钠电离的草酸根形成稳定性极强的五元环螯合物,同时生成的螯合物被碳酸钙包裹形成高稳定性的包裹结构,阻止了修复后重金属离子浸出和扩散;二、通过草酸钠氧化作用、枯草芽孢杆菌的草酸脱羧酶使得草酸钠转化为二氧化碳和甲酸钠,甲酸钠与氢氧化钙反应生成氢氧化钠和甲酸钙;通过枯草芽孢杆菌有氧转化将乙酸钙和甲酸钙转化为碳酸钙和二氧化碳;通过枯草芽孢杆菌的碳酸酐酶将生成的二氧化碳转化为碳酸根,从而与钙离子生成碳酸钙,同时二氧化碳也会和氢氧化钙生成碳酸钙,多种作用相结合可以生成大量碳酸钙胶结土体,显著提高土体强度及均匀性,同时使得材料充分利用;三、反应过程中产生的氢氧化钙、氢氧化钠使得整体环境处于碱性环境,避免了修复后的重金属离子暴露于酸性环境。

16、相比于现有技术,本发明的有益效果在于:

17、一、通过高稳定性的五元环螯合物,以及独特的碳酸钙包裹螯合物结构来实现双重控制,使得修复后的稳定性及抗酸雨侵蚀能力更强;二、生成碳酸钙的速率相比于尿素水解生成碳酸钙的方法更低,避免了在搅拌期间生成的碳酸钙被破坏,同时可以生成大量的碳酸钙,显著提升固化后土体的强度及均匀性;三、没使用尿素和氯化钙,可以有效避免施工过程有害气体氨气排放,修复后无有害离子氯离子残留。

18、本发明技术方案步骤如下:

19、s1:制备微生物菌液:微生物菌液由耐碱驯化的枯草芽孢杆菌和营养液组成,其中每升营养液由20g乙酸钠和4g酵母浸粉及1l去离子水组成;

20、s2:制备矿化液:每升矿化液由88-176g的乙酸钙、4-6g的酵母浸粉和1l去离子水组成;

21、s3:将s1中获得的微生物菌液和s2中获得的矿化液,加入3%72g/l的过氧化钙粉末和67-134g/l草酸钠同时快速搅拌制备获得重金属土壤固化修复液;

22、s4:制备完成后立刻用重金属土壤固化修复液对污染土进行搅拌修复和加固,土壤修复液的体积为0.7-0.9倍待修复土体孔隙体积,搅拌后整平场地待其反应5-9天。



技术特征:

1.一种重金属土壤固化修复液的制备及使用方法,其步骤如下:


技术总结
本发明公开了一种重金属土壤固化修复液的制备和使用方法,步骤如下:S1:制备微生物菌液;S2:制备矿化液;S3:制备重金属土壤固化修复液;S4:将重金属土壤固化修复液用于土壤修复及加固。该方法通过草酸钠使得重金属离子形成稳定性极强的五元环螯合物,同时通过碳酸钙包裹重金属螯合物形成高稳定的包裹结构,实现双重控制,阻止了修复后重金属离子浸出和扩散,提高重金属离子修复后的稳定性及抗酸雨侵蚀性;通过枯草芽孢杆菌的有氧转化、碳酸酐酶、草酸脱羧酶的作用可以产生大量的碳酸钙,使得污染土体修复后强度及均匀性显著提升;该方法避免了有害气体氨气及有害氯离子的产生,对环境十分友好。

技术研发人员:方佳俊,邵光辉
受保护的技术使用者:南京林业大学
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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