一种疏浚底泥稳定化试剂、制备方法及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于环保技术领域，涉及一种疏浚底泥稳定化试剂、制备方法及其应用。
【背景技术】
[0002] 地表水体受纳的水流包括城市地表径流、处理后生活污水和工业废水，这些水流 中所夹带的颗粒状物质和溶解性物质在一定的水力条件以及化学、生物作用下会发生沉 降，转变为水体沉积物。水体沉积物在形成过程中，通过吸附、络合、化学反应等一系列物 理化学作用，将进入水体的重金属聚集起来，当水与沉积物界面的环境条件发生变化时，富 集在沉积物中的重金属污染物又会重新释放出来，成为水环境的内源污染，对水体生态环 境与水流自然流动造成了严重威胁，底泥疏浚已成为水环境综合治理中不可或缺的重要环 节，也是削减地表水体内源污染最为直接有效的方式。
[0003] 疏浚底泥处理处置方式主要以场地堆放为主，这种处理方式未能实现疏浚底泥的 有效资源化利用，且堆放场地未进行防渗处理，底泥重金属浸出毒性较高的特性使其对周 围水体及土壤产生了严重的环境污染风险。疏浚底泥潜在的资源化利用方式包括烧制多孔 砖、烧制底泥熟料以及用作工程建设填充土等，以上资源化利用途径均对底泥重金属浸出 毒性有着严格的标准限值；因此，高效的底泥重金属稳定化处理技术有着广阔的市场应用 前景与重要的社会环境效应。
[0004] 目前，疏浚底泥重金属处理方式主要有淋洗和稳定化。淋洗重金属污染底泥费用 昂贵，且淋洗液还需进一步稳定化处理，存在二次污染风险。稳定化技术虽不能减少底泥重 金属含量，但可使重金属形态向残渣态转变，进而降低重金属浸出浓度。稳定化技术较底泥 淋洗具有更高的实用价值，而这项技术的核心是开发高效、低成本、无二次污染的底泥重金 属稳定化药剂。
[0005] 传统的底泥固化稳定化药剂有水泥、石灰、过氧化钙、氧化镁、磷酸盐、硫酸铝、硅 酸钠、沸石等，其主要机理是稳定化药剂水化反应产物电离产生大量ογ，游离ογ与底泥重 金属及底泥中si0 2、al203等矿物发生共沉淀反应，生成大量不溶性晶体产物，进而使得底泥 中重金属被固定于晶格中，实现了重金属稳定化。但现有稳定化药剂存在投加量高，增容比 大，ph变化范围大，磷酸盐浸出浓度高，在强酸性条件下重金属稳定化效果较差等问题，这 些问题均限制了传统底泥固化稳定化试剂的市场应用价值。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术的问题，本发明的目的是提供一种疏浚底泥稳定化试剂，具有高效、 低投加量、低成本、无二次污染的特点。
[0007] 本发明的另一个目的是提供一种上述疏浚底泥稳定化试剂的制备方法。
[0008] 本发明的第三个目的是提供一种上述稳定化试剂处理疏浚底泥的方法。
[0009] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
[0010] 本发明提供了一种疏浚底泥稳定化试剂，为活性纳米铁颗粒，结晶相主要成分为 a -fe，表面包覆有fe3o4薄层。
[0011] 所述纳米铁颗粒的粒径为10~100nm。
[0012] 所述纳米铁颗粒的比表面积为30m2/g。
[0013] 本发明还提供了一种上述疏浚底泥稳定化试剂的制备方法，包括以下步骤：
[0014] 向feso4 · 7h20水溶液中投加表面活性剂，充分混合后加入与feso4 · 7h20水溶液 等体积的nabh4水溶液，待溶液变为黑色时停止搅拌，用磁选法选出黑色沉淀，先用蒸馏水 洗涤3次，然后用丙酮洗涤3次，所得产物保存于丙酮中。
[0015] 所述feso4 · 7h20水溶液的浓度为0· 01~0· 02mol/l。
[0016] 所述feso4 · 7h20与表面活性剂总质量比为3. 5:1。
[0017] 所述表面活性剂为高分子表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮k-30 (pvp k-30)、阴离子表 面活性剂木质素磺酸钙或十二烷基苯磺酸钠。
[0018] 所述nabh4水溶液的浓度为0· 03~0· 06mol/l。
[0019] 本发明还提供了一种上述疏浚底泥稳定化试剂处置疏浚底泥的用途。
[0020] 本发明还提供了一种上述疏浚底泥稳定化试剂处置疏浚底泥的方法，包括以下步 骤：
[0021] 将制得的疏浚底泥稳定化试剂加水配置成悬浊液，加入到待处理的疏浚底泥中， 搅拌充分混合，搅拌后疏浚底泥避光放置。
[0022] 所述疏浚底泥初始含水率为80~90 %。
[0023] 所述悬浊液的含固率为25%。
[0024] 所述疏浚底泥稳定化试剂的投加量按下式计算：
【主权项】
1. 一种疏浚底泥稳定化试剂，其特征在于：为活性纳米铁颗粒，结晶相主要成分为 a -fe，表面包覆有fe3o4薄层。
2. 根据权利要求1所述的疏浚底泥稳定化试剂，其特征在于：所述纳米铁颗粒的粒径 为 10 ~ioonm ; 或所述纳米铁颗粒的比表面积为30m2/g。
3. -种权利要求1或2所述的疏浚底泥稳定化试剂的制备方法，其特征在于：包括以 下步骤： 向feso4 · 7h20水溶液中投加表面活性剂，充分混合后加入与feso4 · 7h20水溶液等体 积的nabh4水溶液，待溶液变为黑色时停止搅拌，用磁选法选出黑色沉淀，先用蒸馏水洗涤3 次，然后用丙酮洗涤3次，所得产物保存于丙酮中。
4. 根据权利要求3所述的疏浚底泥稳定化试剂的制备方法，其特征在于：所述 feso4 · 7h20水溶液的浓度为0· 01~0· 02mol/l ; 或所述feso4 · 7h20与表面活性剂总质量比为3. 5:1。
5. 根据权利要求3所述的疏浚底泥稳定化试剂的制备方法，其特征在于：所述表面活 性剂为高分子表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮k-30、阴离子表面活性剂木质素磺酸钙或十二烷 基苯磺酸钠。
6. 根据权利要求3所述的疏浚底泥稳定化试剂的制备方法，其特征在于：所述nabhjk 溶液的浓度为〇· 03~0· 06mol/l〇
7. -种权利要求1或2所述的疏浚底泥稳定化试剂处置疏浚底泥的方法。
8. -种权利要求1或2所述的疏浚底泥稳定化试剂处置疏浚底泥的方法，其特征在于： 包括以下步骤： 将制得的疏浚底泥稳定化试剂加水配置成悬浊液，加入到待处理的疏浚底泥中，搅拌 充分混合，搅拌后疏浚底泥避光放置。
9. 根据权利要求8所述的疏浚底泥稳定化试剂处置疏浚底泥的方法，其特征在于：所 述疏浚底泥初始含水率为80~90% ; 或所述悬浊液的含固率为25% ; 或所述疏浚底泥稳定化试剂的投加量按下式计算：
式中，dosage--疏浚底泥稳定化试剂悬浊液的投加量，l ; m0--待处理疏浚底泥的质量，kg ; w〇一一待处理疏浚底泥的含水率，％ ; 6%~8% -一疏浚底泥稳定化试剂投加比例，每千克疏浚底泥稳定化试剂/每千克底 泥干固体质量； 25%--疏浚底泥稳定化试剂悬浊液的含固率； 1. 2~1. 4--疏浚底泥稳定化试剂悬浊液的密度，kg/l。
10. 根据权利要求8所述的疏浚底泥稳定化试剂处置疏浚底泥的方法，其特征在于：所 述疏浚底泥稳定化试剂的投加量为疏浚底泥中干固体质量的6~8% ; 或所述搅拌的时间为1~2h，搅拌功率按5~10w/m3计算； 或所述避光放置的时间为8~10d。
【专利摘要】本发明公开了一种疏浚底泥稳定化试剂，为活性纳米铁颗粒，结晶相主要成分为α-fe，表面包覆有fe3o4薄层；所述疏浚底泥稳定化试剂的制备方法如下：向feso4·7h2o水溶液中投加表面活性剂，充分混合后加入与feso4·7h2o水溶液等体积的nabh4水溶液，待溶液变为黑色时停止搅拌，用磁选法选出黑色沉淀，先用蒸馏水洗涤3次，然后用丙酮洗涤3次，所得产物保存于丙酮中。所述疏浚底泥稳定化试剂可以用来处置疏浚底泥。本发明提供的疏浚底泥稳定化试剂稳定化效果明显，处理后疏浚底泥重金属浸出毒性大幅降低，为疏浚底泥的安全处理处置与资源化利用创造了有利条件，可广泛应用于疏浚底泥的安全处置与资源化利用前处理工艺。
【ipc分类】c02f11-00
【公开号】cn104743758
【申请号】cn201510109873
【发明人】柴晓利, 武博然, 侯琳琳
【申请人】同济大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月13日