本发明专利技术提出了一种钙离子和焦亚硫酸根离子混合物及其应用。将含钙离子Ca2+和焦亚硫酸根离子S2O52‑的溶液在常温或低温下与重金属污染土壤或固体废物等混合，然后加热使S2O52‑受热分解产生亚硫酸根SO32‑，SO32‑与Ca2+反应生成亚硫酸钙CaSO3·xH2O沉淀将重金属污染土壤或固体废物颗粒包裹起来。
A mixture of calcium ion and pyrosulfite ion and its application
The invention provides a mixture of calcium ion and pyrosulfite ion and its application. The solution of calcium ion Ca2+ and sulfite ion S2O52 is mixed with heavy metal contaminated soil or solid waste at normal temperature or low temperature, and then heated to heat decomposition of S2O52 to produce SO32 sulfite, and SO32 and Ca2+ to produce calcium sulfite CaSO3. XH2O to precipitate heavy metal contaminated soil or solid waste particles. Wrap it up.
【技术实现步骤摘要】
一种钙离子和焦亚硫酸根离子混合物及其应用
本专利技术涉及污染治理领域。
技术介绍
稳定/固化技术是固体废物处理处置、污染土壤和地下水修复中最常用的技术之一。稳定化是指将污染物转化为不易溶解、迁移能力或毒性小的状态和形式，以降低其对生态系统的危害。固化是指将污染物包裹起来，阻断其迁移途径。在修复技术中，两个作用往往同时发生，因此二者通常统称为稳定/固化技术。污染土壤和地下水修复中，稳定/固化应用最多的是重金属污染土壤的修复，尤其是铬污染土壤和地下水的修复，通常采用还原剂将高毒性的六价铬(Cr6+)还原成低毒性的三价铬(Cr3+)，同时，三价铬在中性条件下生成溶解度非常低的Cr(OH)3，实现了对铬的稳定/固化处理。稳定/固化技术既可异位使用，也可原位使用。铬污染土壤稳定/固化处理中通常采用：零价铁、硫酸亚铁(FeSO4)、硫化钠(Na2S)、多硫化钙(CaSx)、硫代硫酸钠(Na2S2O3)、焦亚硫酸钠(Na2S2O5)、亚硫酸钠(Na2SO3)等做还原剂，由于很难将土壤中的六价铬全部还原，处理后的土壤中需要保留一定量的还原剂。然而，自然条件下由于雨水和地下水的冲刷以及水中溶解氧的氧化作用，这些还原剂会被冲走或被氧化失效。导致数月乃至数年后检测发现地下水中六价铬的浓度发生反弹，这就是所谓的稳定/固化的长期稳定性问题。可渗透反应墙(Permeablereactivebarrier，PRB)技术是地下水修复中常用的原位修复技术，PRB的填料内含有零价铁、沸石和增强微生物活性的碳源等，当被污染的地下水流经PRB时，水中的污染物与填料中的物质发生氧化还原、吸附沉淀等物理化学反应和生物反应，被阻截在PRB中，使流出PRB的水得到净化。当PRB技术用于铬污染地下水的修复时，面临与上述相同的长期稳定性问题。引起六价铬稳定/固化长期稳定性问题的根本原因有三种：(1)还原剂是水溶性的，容易被地下水冲走，如：硫酸亚铁、硫化钠等；(2)还原剂被水中溶解氧氧化失效，如：硫酸亚铁、硫代硫酸钠等；(3)还原剂被沉淀物所包覆，无法与浸出的六价铬接触发生反应，如：零价铁屑容易与水中的溶解氧发生反应生成氧化铁沉淀，将铁屑覆盖，使大部分剩余的铁屑无法发挥作用。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术中的问题，为实现本专利技术目的而采用的技术方案是这样的：一、一种钙离子和焦亚硫酸根离子混合物，其特征在于:常温或低温下，分别配制钙离子(Ca2+)和焦亚硫酸根(S2O52-)的溶液；常温或低温下，将钙离子(Ca2+)溶液和焦亚硫酸根(S2O52-)溶液混合，得到混合液；将所述混合液加热，使S2O52-受热分解产生亚硫酸根SO32-，SO32-与Ca2+反应生成大量的亚硫酸钙CaSO3·xH2O沉淀物。进一步，所述钙离子(Ca2+)溶液的溶质选自Ca(OH)2或CaCl2；或者，所述钙离子(Ca2+)溶液由含钙化合物和酸反应制得。所述含钙化合物选自CaO、CaCO3或Ca(OH)2，所述酸选自HCl、HNO3。焦亚硫酸根(S2O52-)溶液的溶质选自Na2S2O5。进一步，反应生成的亚硫酸钙CaSO3·xH2O沉淀具有包裹固体颗粒的特性。值得说明的是，在常温或低温下配制含有钙离子(Ca2+)和焦亚硫酸根离子(S2O52-)的混合液，Ca2+与S2O52-不发生沉淀反应。当加热混合液时，S2O52-受热分解产生亚硫酸根SO32-，SO32-与Ca2+反应生成亚硫酸钙CaSO3·xH2O沉淀，该沉淀物有一个特点，即：在形成过程中会首先在其他固相表面结晶析出。这一特征使该沉淀物至少在如后文所述的几个方面有积极的应用。二、本专利技术公开钙离子和焦亚硫酸根离子混合物应用于污染土壤修复的方法：常温或低温下，将混合液注入污染土壤，加热污染土壤，使得生成的大量沉淀物包裹污染土壤颗粒。进一步，混合液注入污染土壤前，采用化学或物理的方法对污染土壤预处理。进一步，原位修复时，加热污染土壤的方式是，在土壤中插入电极，通电加热。进一步，异位修复时，需要将污染土壤预先挖出，处理完成后，将土壤回填。进一步，所述污染土壤是被六价铬污染，所述预处理污染土壤的方法是注射硫酸亚铁、多硫化钙、硫化钠、亚硫酸钠、硫代硫酸钠、焦亚硫酸钠、零价纳米铁等还原剂溶液。值得说明的是，如前所述，本技术方案利用了所述沉淀物的特点。该沉淀物不会像其他还原剂一样很快被地下水冲走或被溶解氧氧化。此外，由于该沉淀物在中性条件下有一定的溶解度，当有少量六价铬从破损或未包裹好的土壤颗粒中浸出时，溶解在水中的SO32-又可将其还原，避免了水中六价铬浓度的反弹。当一些地区因酸雨严重，地下水pH降低，导致六价铬溶出量加大时，因沉淀物的溶解度随pH值的降低会迅速升高，从而加大了水中SO32-的浓度，可有效地对溶出的六价铬进行及时的还原。另外，就像该沉淀物容易在管壁上结晶析出堵塞管道一样，其也会堵塞部分土壤间隙，降低稳定/固化后土壤的透水能力，阻止地下水的流经，从而降低了污染地下水的几率。除了用于铬污染土壤和地下水的修复外，该方法还可用于其他重金属污染土壤的固化，只是因S2O52和SO32-不改变其他重金属的价态，因此仅仅利用了该沉淀物的包裹作用和降低土壤透水性能特点。三、本专利技术公开钙离子和焦亚硫酸根离子混合物应用于可渗透反应墙(PRB)的构建：将所述混合液与构建PRB的填料混合均匀，加热并保温后填入挖好的地下水流经的沟渠内，上覆黏土保护，以构建可渗透反应墙；四、本专利技术公开钙离子和焦亚硫酸根离子混合物应用于可渗透反应墙(PRB)的修复：对于年久失效的可渗透反应墙(PRB)，将所述混合液注入可渗透反应墙(PRB)内，同时将可渗透反应墙(PRB)进出水端用挡水板封堵，不让溶液流失；加热并保温可渗透反应墙(PRB)，修复工作完成。五、本专利技术公开钙离子和焦亚硫酸根离子混合物应用于固体废弃物处理的方法：对一些固体废弃物，如：铬渣、电镀废水处理产生的污泥等，先进行物理或化学预处理后，将所述混合液与固体废弃物混合，加热并保温，最后进行填埋。本专利技术的技术效果如实施例。附图说明图1为实施例1的结构示意图。图中，1-六价铬污染土壤、2-注射井、3-收集井、4-电极具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但不应该理解为本专利技术上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本专利技术上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本专利技术的保护范围内。实施例1：本实施例中，对某铬污染场地的地下水按照附图1的方式实施原位修复。该场地土壤1中六价铬浓度为685mg/kg，首先将硫酸亚铁溶液使用注射泵通过注射井2注入污染土壤1中，以还原土壤中的六价铬，直至下游收集井3中六价铬的浓度低于检测限。然后，使用Ca(OH)2/CaCl2和Na2S2O5配制含有Ca2+和S2O52-的水溶液，将该溶液通过注射井2注入土壤1中。然后，在土壤中每隔1.5米插入一个电极4，形成电极矩阵，分块对土壤进行加热，并保温1小时，此时可发现溶液的注射阻力显著增加，同时收集井3中的渗水量也显著减少，说明CaSO3·xH2O沉淀物已经大量形成并封闭了部分土壤缝隙，修复工作完成。实施例2：本实施例中，对某铬污染场地的地下水按照附图1的方式实施原位修复。该本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钙离子和焦亚硫酸根离子混合物，其特征在于:常温或低温下，分别配制钙离子(Ca2+)和焦亚硫酸根(S2O52‑)的溶液；常温或低温下，将钙离子(Ca2+)溶液和焦亚硫酸根(S2O52‑)溶液混合，得到混合液；将所述混合液加热，使S2O52‑受热分解产生亚硫酸根SO32‑，SO32‑与Ca2+反应生成大量的亚硫酸钙CaSO3·xH2O沉淀物。
【技术特征摘要】
1.一种钙离子和焦亚硫酸根离子混合物，其特征在于:常温或低温下，分别配制钙离子(Ca2+)和焦亚硫酸根(S2O52-)的溶液；常温或低温下，将钙离子(Ca2+)溶液和焦亚硫酸根(S2O52-)溶液混合，得到混合液；将所述混合液加热，使S2O52-受热分解产生亚硫酸根SO32-，SO32-与Ca2+反应生成大量的亚硫酸钙CaSO3·xH2O沉淀物。2.根据权利要求1所述的一种钙离子和焦亚硫酸根离子混合物，其特征在于：所述钙离子(Ca2+)溶液的溶质选自Ca(OH)2或CaCl2；或者，所述钙离子(Ca2+)溶液由含钙化合物和酸反应制得；所述含钙化合物选自CaO、CaCO3或Ca(OH)2，所述酸选自HCl、HNO3；焦亚硫酸根(S2O52-)溶液的溶质选自Na2S2O5。3.根据权利要求1或2所述的一种钙离子和焦亚硫酸根离子混合物，其特征在于：所述钙离子(Ca2+)中，Ca2+的浓度范围为0.001～3.8mol/L所述焦亚硫酸根(S2O52-)溶液中，S2O52-的浓度范围为0.001～2.8mol/L反应生成的亚硫酸钙CaSO3·xH2O沉淀具有包裹固体颗粒的特性。4.一种将1～3任意一项权利要求所述的钙离子和焦亚硫酸根离子混合物应用于污染土壤原位修复，其特征在于：常温或低温下，将混合液注入污染土壤，加热...
【专利技术属性】
技术研发人员：李东，樊军，秦仕强，胡思扬，桂宸鑫，纪国柱，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50
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