重金属污染土固化稳定化系列广谱材料与成套技术

成果编号：33541

价格：面议

完成单位：东南大学

单位类别：985系统院所

完成时间：2022年

成熟程度：批量生产阶段

服务产业领域：能源环保、新材料、其他

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发布人：受理处在线

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固化稳定化技术（S/S）通过物理包裹、吸附、化学沉淀等方式将污染物固定于固化稳定体重，防止其向周围环境运移扩散。针对我国工业污染场地（棕地）、矿山污染场地重金属污染浓度高、多金属复合污染（多种阳离子态重金属复合污染、阳离子重金属与含氧阴离子复合污染、铬-砷复合污染）普遍的问题，经过多年的研究与实践，形成了包括磷基、钙基、工业固废基、铁基系列广谱固化稳定剂、原位及异位固化稳定化施工工法、再生利用技术、效果评测方法等成套复技术，固化稳定效果好、技术成熟度高、长期安全性能佳，可应用于工矿企业污染场地、污染河道底泥、工业固废堆场等的修复与环境风险管理。研发的固化稳定剂包括磷基、铁基、固废基等广谱型材料，适用于重金属Pb、Zn、Cd、As、Cr(VI)、Sb等复合重金属污染土及有机物-重金属复合土。通过改变土体重金属污染物化学赋存形态，提升重金属残渣态含量，提升土体强度并降低渗透系数，降低浸出浓度和控制扩散迁移，从而实现固化稳定化污染土的岩土和道路材料安全再利用、节约土地资源的目的。研发的成套技术成功应用于国家环保先行示范区广西河池、雄安新区，环保部首批污染土综合处理先行区甘肃白银、江苏、上海等地的工业污染土修复工程，累计修复重金属污染土超过20万方；修复后场地重金属浸出浓度低于地下水质量标准III/IV类标准，修复长期有效。牵头主编了国家行业标准《重金属铅、锌、镉、铜、镍污染土壤原地修复技术规范》（GB/T 20713-2020）。

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成果介绍

科技计划：国家级：国家863计划\973计划\国家重点研发计划/国家自然科学基金省部级：江苏省自然科学基金\江苏省环保科研课题

成果形式：新技术、新工艺、新材料、新装备、新标准

合作方式：技术转让、技术开发、技术咨询、技术服务、共建载体、其他

参与活动：

专利情况：正在申请 ,其中:发明专利 5 项
已授权专利,其中:发明专利 18 项
专利号:
ZL 200910264163.X
ZL 200910032013.6
ZL 201010177848.3
ZL 201010533363.3

成果简介

综合介绍

创新要点

1.自主研发了系列新型固化剂。针对重点行业重金属污染土，研发了三种固化稳定材料：①新型磷基固化剂：基于羟基磷灰石强化学吸附原理，以过磷酸钙与氧化钙为原料，研发了针对冶炼行业高浓度镉污染土的SS-E固化剂，固化土的镉残渣态显著提高，浸出浓度减小约100倍，低于地下水IV类标准50%，无侧限抗压强度提升35%。②新型钙基固化剂：基于重金属共沉淀增强化学稳定性的机理，以固废钢渣、电石渣、磷石膏为原料，研发了用于电镀行业镍锌复合污染土的SS-F低碳固化剂，固化后镍锌重金属形成含钙重金属与双层氢氧化物，稳定残渣态比例提升38%以上，浸出毒性浓度低于地下水IV类标准90%，固化后土体重金属的有效扩散系数较污染土降低100倍、阻滞因子提升170倍，耐干湿循环次数增加1倍，显著降低了污染土对周边水土体的环境风险，提升了极端气候变化下固化土的长期稳定性。③新型铁基稳定剂：查明了采矿行业酸性重金属砷锑复合污染土在碱性提高后，铁盐对重金属砷锑的稳定化增效多元协同机制：(a)铁盐化学氧化砷锑；(b)铁盐与砷锑的单核与双核络合反应；(c)铁盐与砷锑反应形成低溶度积沉淀物。基于上述机理，以羟基氧化铁和电石渣为原料，研制了用于酸性砷锑复合污染土的SS-G铁基稳定剂。研发的三种新型固化稳定材料，对我国重点行业污染土的重金属稳定效果显著，其浸出浓度均满足地下水IV类环境要求，已成功应用于国内14项重金属污染土环境生态治理工程。 2.自主研发了污染土的原位固化施工装备和施工工艺。自主研发了双层高压注浆、垂直度精确自控的污染土原位整体固化施工装备，搅拌均匀性好，施工速度快，固化处理深度达40m；综合压实度控制、抗压强度与浸出毒性指标，建立了污染土异位固化时混拌含水率、压实度优化分析方法，基于环境安全、强度及其耐久性能控制要求，建立了污染土固化稳定设计方法。

技术指标

1.固化稳定化污染土养护7天后，特征重金属浸出浓度低于《地下水质量标准》（GB/T14848-2017）IV类水标准值，特征重金属生物有效性降低率大于85%； 2.磷基固化剂、固废基固化剂固化稳定化污染土无侧限抗压强度UCS大于350 kPa, 渗透系数kw小于1.0 × 10-9 cm/s; 3.固化稳定化污染土特征重金属表观扩散系数Dobs介于1.0 × 10-6到1.0 × 10-13 cm2/s之间，特征重金属浸出指数LX大于9。

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