一种低温热解修复汞污染土壤的方法 |
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| 申请号 | CN201710859133.8 | 申请日 | 2017-09-21 | 公开(公告)号 | CN107497843A | 公开(公告)日 | 2017-12-22 |
| 申请人 | 福建农林大学; | 发明人 | 曹海雷; 吕健; 蔡奉颖; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种低温 热解 修复汞污染 土壤 的方法，包括以下步骤：1)对汞污染土壤进行干燥、 研磨 、过筛，再加入 活性炭 进行混合；2)将步骤1)的物料转入 微波 反应器，设置好尾气收集处理装置，启动微波反应器，控制 温度 在90～110℃，处理5～10min，再升温至170～190℃，处理5～10min，最后升温至290～310℃，处理20～40min。本发明可以去除汞污染土壤中80％以上的汞，脱附效率高、效果好，工艺流程简单，处理时间短，能耗较低，处理成本低，且不会对土壤中的有机质造成影响。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种低温热解修复汞污染土壤的方法，其特征在于：包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种低温热解修复汞污染土壤的方法技术领域[0001] 本发明涉及一种低温热解修复汞污染土壤的方法。 背景技术[0002] 环境中的汞具有易迁移、作用持久、毒性强、易生物富集等特点，是对人体危害最大的重金属之一。环境中的汞主要有以下两方面来源：1)土壤母质、地震活动、地热活动、自然风化、火山喷发等自然活动所产生的汞；2)人类对汞资源不合理的开发、利用和处置。研究发现，汞的摄入会对人体的肾脏、免疫系统、生殖系统等造成巨大损害，影响人类的生存和繁衍。甲基汞是毒性最强的汞化合物，会对心血管、神经系统等造成严重损害，影响中毒者的知觉、语言、听力等，水俣病便是由甲基汞污染造成的。 [0003] 土壤中的汞污染具有潜伏性，且易迁移扩散，会导致动植物机体新陈代谢紊乱，影响整个生态平衡。土壤汞污染在我国呈现量大面广、局地污染严重的现状，形势十分严峻。汞在污染土壤中主要以HgS、Hg(NO3)2、HgO、HgSO4、HgCl2、Hg2Cl2等形态存在，且实际的汞污染土壤中往往是几种形态同时存在。此外，土壤中汞的存在形态会随着土壤中微生物的活动以及周围环境的改变而发生转变，例如：厌氧环境中的稻田土壤含有丰富的可溶性碳和腐殖酸，可引发较强的汞甲基化作用；土壤中腐殖酸的官能团能与汞发生交换吸附和配位鳌合作用，使土壤中的水溶态汞、酸溶态汞和残渣态汞向碱溶态汞和有机结合态汞转化。由此可见，汞污染土壤的修复治理难度很大。 [0004] 目前，汞污染土壤的修复方法大致可分为以下几种：1)植物修复法：被认为是较安全、成本较低的修复技术，但修复周期长，且累积因子和生物量两方面制约着植物修复的推广应用；2)固定化/稳定化法：操作简便、成本较低，但并未从根本上移除污染物，长期稳定性也得不到保证，且还会产生大量的固体废物；3)土壤淋洗法：可彻底移除汞，缩短了操作时间，但耗水量大，易发生二次污染，不适用于处理含大量粘土和腐殖酸的土壤；4)电场修复法：适用于处理水力渗透较低的土壤，但需保持土壤呈酸性状态，修复周期长。 [0005] 近几年，研究人员发现，汞及其化合物加热易挥发，将这一特征与热脱附技术相结合，有希望开发一种新的汞污染土壤修复方法。 发明内容[0006] 本发明的目的在于提供一种低温热解修复汞污染土壤的方法。 [0007] 本发明所采取的技术方案是： [0008] 一种低温热解修复汞污染土壤的方法，包括以下步骤： [0010] 2)将步骤1)的物料转入微波反应器，设置好尾气收集处理装置，启动微波反应器，控制温度在90～110℃，处理5～10min，再升温至170～190℃，处理5～10min，最后升温至290～310℃，处理20～40min。 [0011] 步骤1)中过筛采用的是20目的筛网。 [0013] 步骤1)所述的汞污染土壤、活性炭的质量比为1：(0.05～0.10)。 [0014] 步骤2)所述的微波反应器的微波功率为300～500W，微波频率为2400～2500MHz。 [0015] 步骤2)所述的微波反应器内设置有红外测温反馈系统，控温精度达±1℃。 [0016] 本发明的有益效果是：本发明可以去除汞污染土壤中80％以上的汞，脱附效率高、效果好，工艺流程简单，处理时间短，能耗较低，处理成本低，且不会对土壤中的有机质造成影响。 [0017] 1)本发明通过阶段控温处理不同形态的汞污染物，90～110℃可以去除HgCl2、Hg2Cl2、HgBr2等可交换态汞，170～190℃可以去除HgS(黑辰砂)等特殊结合态汞，290～310℃可以去除HgS(朱砂)、Hg2SO4、有机结合汞等惰性态汞； [0018] 2)本发明将活性炭分散在汞污染土壤中，微波加热时，活性炭颗粒所在的微小区域会产生高达600℃的高温，形成“热点”，可以很好地去除HgO、HgSO4等需要在500～600℃才能热解的汞污染物，同时，汞污染土壤的整体温度却始终维持在350℃以下，不会对土壤中的有机质造成损害； 具体实施方式[0020] 一种低温热解修复汞污染土壤的方法，包括以下步骤： [0021] 1)对汞污染土壤进行干燥、研磨、过筛，再加入活性炭进行混合； [0022] 2)将步骤1)的物料转入微波反应器，设置好尾气收集处理装置，启动微波反应器，控制温度在90～110℃，处理5～10min，再升温至170～190℃，处理5～10min，最后升温至290～310℃，处理20～40min。 [0023] 优选的，步骤1)中过筛采用的是20目的筛网。 [0024] 优选的，步骤1)所述的活性炭为煤质颗粒活性炭，粒径为1.1～2.8mm，比表面积大于800m2/g。 [0025] 优选的，步骤1)所述的汞污染土壤、活性炭的质量比为1：(0.05～0.10)。 [0026] 优选的，步骤2)所述的微波反应器的微波功率为300～500W，微波频率为2400～2500MHz。 [0027] 优选的，步骤2)所述的微波反应器内设置有红外测温反馈系统，控温精度达±1℃。 [0028] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。 [0029] 实施例1～4处理的汞污染土壤样品中各形态汞污染物的含量如下：溶解态/可交换态汞：0.003mg/kg；特殊吸附态汞：0.0008mg/kg；氧化态汞：0.1366mg/kg；有机结合态汞：27.02mg/kg；残渣态汞：207.01mg/kg。 [0030] 实施例1： [0031] 一种低温热解修复汞污染土壤的方法，包括以下步骤： [0032] 1)取10g汞污染土壤进行干燥、研磨、过20目筛，再加入0.5g粒径1.1～2.8mm的煤质颗粒活性炭(比表面积大于800m2/g)，混合均匀； [0033] 2)将步骤1)的物料转入微波反应器，设置好尾气收集处理装置，启动微波反应器，控制温度在100℃，处理5min，再升温至180℃，处理5min，最后升温至300℃，处理30min。 [0034] 经测试，汞污染土壤中总汞的去除率为81.7％，有机结合态汞的去除率为76.6％，残渣态汞的去除率为82.4％。 [0035] 实施例2： [0036] 一种低温热解修复汞污染土壤的方法，包括以下步骤： [0037] 1)取10g汞污染土壤进行干燥、研磨、过20目筛，再加入0.7g粒径1.1～2.8mm的煤质颗粒活性炭(比表面积大于800m2/g)，混合均匀； [0038] 2)将步骤1)的物料转入微波反应器，设置好尾气收集处理装置，启动微波反应器，控制温度在90℃，处理10min，再升温至180℃，处理8min，最后升温至310℃，处理20min。 [0039] 经测试，汞污染土壤中总汞的去除率为83.1％，有机结合态汞的去除率为82.7％，残渣态汞的去除率为84.2％。 [0040] 实施例3： [0041] 一种低温热解修复汞污染土壤的方法，包括以下步骤： [0042] 1)取10g汞污染土壤进行干燥、研磨、过20目筛，再加入0.8g粒径1.1～2.8mm的煤质颗粒活性炭(比表面积大于800m2/g)，混合均匀； [0043] 2)将步骤1)的物料转入微波反应器，设置好尾气收集处理装置，启动微波反应器，控制温度在90℃，处理8min，再升温至170℃，处理10min，最后升温至290℃，处理40min。 [0044] 经测试，汞污染土壤中总汞的去除率为82.2％，有机结合态汞的去除率为82.0％，残渣态汞的去除率为83.0％。 [0045] 实施例4： [0046] 一种低温热解修复汞污染土壤的方法，包括以下步骤： [0047] 1)取10g汞污染土壤进行干燥、研磨、过20目筛，再加入1.0g粒径1.1～2.8mm的煤质颗粒活性炭(比表面积大于800m2/g)，混合均匀； [0048] 2)将步骤1)的物料转入微波反应器，设置好尾气收集处理装置，启动微波反应器，控制温度在110℃，处理5min，再升温至190℃，处理5min，最后升温至300℃，处理40min。 [0049] 经测试，汞污染土壤中总汞的去除率为81.5％，有机结合态汞的去除率为77.3％，残渣态汞的去除率为82.1％。 [0050] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。 |
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