一种减少六价铬离子污染的方法 技术领域
本发明属于环境保护领域，具体涉及一种减少六价铬离子污染的方法。
背景技术
已有研究表明，粉煤灰、垃圾焚烧灰和其它一些工业废弃物，甚至于水泥中都存在着重金属和有毒金属组分(统称有害组分)的溶出现象，毒性较大的六价铬离子的溶出就是其中的一个重要问题。六价铬离子属水溶性，在雨水、地下水等的作用下，易于溶出，产生生态危害并通过水和生物链、食品链而对人体产生危害。就控制与减少六价铬离子的溶出问题，目前国外一般采用还原法、化学固化法和吸附法等，如添加硫酸亚铁(还原法，掺量为1％左右)和活性炭(吸附法)等，其现时效果很好，但存在着成本高、大体积材料中难以混匀和长期稳定性差等不足。长期稳定性差是指在某些环境条件下，被还原成低价的铬离子又氧化成六价铬，造成危害性反弹，这是目前现有方法的一大缺陷。
发明内容
本发明旨在克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种减少六价铬离子污染的方法，即降低含铬水溶液中六价铬离子浓度以及减少含铬固体废弃材料如粉煤灰或垃圾焚烧灰中六价铬离子溶出的方法，使有毒的六价铬离子还原成低价无毒的铬离子并固化起来。
高炉矿渣是在强烈还原气氛中形成的，具有很强的还原性，同时，磨细的高炉矿渣具有较高的比表面积，具有一定的吸附能力和较高地水化活性。本发明正是利用磨细的高炉矿渣的上述性质，将有毒的六价铬离子还原成低价无毒的铬离子并固化起来，以降低含铬水溶液中六价铬离子的浓度和减少固体废弃材料中六价铬离子的溶出。
在助磨剂的作用下，经粉磨至勃氏比表面积为300～800m2/kg的高炉矿渣细粉(以下简称改性高炉矿渣细粉)能有效降低含铬水溶液中六价铬离子浓度和减少含铬固体废弃材料如粉煤灰或垃圾焚烧灰中六价铬离子的溶出，且改性高炉矿渣细粉细度越大、掺量越多，作用效果越好。
在六价铬含量为2mg/L以下的含铬水溶液中，按固液质量比加入3～30％的勃氏比表面积为300～800m2/kg的改性高炉矿渣细粉后，经搅拌，静置，即可使水溶液中六价铬离子浓度降至0.05mg/L以下，达到我国环境标准规定值：地下水-III类＜0.05mg/L(GB/T14848-93，人体健康基准值)。
在含铬固体废弃材料如粉煤灰或垃圾焚烧灰中，按质量比加入3～5％的普通硅酸盐水泥和3～10％的勃氏比表面积为300～800m2/kg的改性高炉矿渣细粉后，加水搅拌制成泥浆硬化体或干硬击实硬化体后脱模养护至28天，即可使硬化体中六价铬离子的溶出量降低至0.05mg/L以下，达到上述我国国家标准GB/T14848-93的要求。
本发明的改性高炉矿渣细粉可作为一种掺合料用于建筑材料生产中，起到减少和防止六价铬离子溶出的作用。
本发明与目前国外一般采用的还原法、化学固化法和吸附法等相比较具有以下有益效果：
(1)本发明使用方法及工艺流程简单，效率高，可直接将改性高炉矿渣细粉掺入待处理的废液或固体废弃材料中，或将其作为一种掺合料用于建筑材料生产中，起到减少和防止六价铬离子溶出的作用；
(2)由于高炉矿渣是一种工业矿渣，可以变废为宝，达到节能利废的目的，而且本发明原料来源广泛，生产成本低；
(3)本发明改性高炉矿渣细粉的掺量可以在很大范围内调节，容易混合均匀，且由于矿渣粉的颗粒特性，还原性维持时间长，长期稳定性好，而且无副作用。
具体实施方式
实施例1
在六价铬离子浓度为0.03mg/L的水溶液中，按固液质量比掺入5％比表面积为450m2/kg的改性高炉矿渣细粉后，经搅拌，静置，六价铬离子浓度就减至0.010mg/L以下，达到我国国家标准GB/T14848-93的要求。
实施例2
在六价铬离子浓度为0.08mg/L的水溶液中，按固液质量比掺入10％比表面积为450m2/kg的改性高炉矿渣细粉后，经搅拌，静置，六价铬离子浓度就减至0.010mg/L以下，达到我国国家标准GB/T14848-93的要求。
实施例3
在六价铬离子浓度为0.15mg/L的水溶液中，按固液质量比掺入30％比表面积为450m2/kg的改性高炉矿渣细粉后，经搅拌，静置，六价铬离子浓度就减至0.010mg/L以下，达到我国国家标准GB/T14848-93的要求。
实施例4
在六价铬离子浓度为0.05mg/L的水溶液中，按固液质量比掺入3％比表面积为300m2/kg的改性高炉矿渣细粉后，经搅拌，静置，六价铬离子浓度就减至0.022mg/L以下，达到我国国家标准GB/T14848-93的要求。
实施例5
在六价铬离子浓度为0.80mg/L的水溶液中，按固液质量比掺入6％比表面积为780m2/kg的改性高炉矿渣细粉后，经搅拌，静置，六价铬离子浓度就减至0.022mg/L以下，达到我国国家标准GB/T14848-93的要求。
实施例6
在六价铬离子浓度为2mg/L的水溶液中，按固液质量比掺入20％比表面积为800m2/kg的改性高炉矿渣细粉后，经搅拌，静置，六价铬离子浓度就减至0.022mg/L以下，达到我国国家标准GB/T14848-93的要求。
实施例7
某种粉煤灰中的可溶性六价铬离子含量为1.2mg/kg，将其与水搅拌制成扩展度为220mm的泥浆硬化体后密封养护，28天龄期时，六价铬离子溶出量为0.072mg/L；若在试体成型时，在粉煤灰中按质量比掺入3％普通波特兰水泥和3％比表面积为300m2/kg的改性高炉矿渣细粉，相同试验条件下，六价铬离子的溶出量将减至0.034mg/L。
实施例8
在实施例7中，若在试体成型时，在粉煤灰中按质量比掺入5％普通波特兰水泥和5％比表面积为450m2/kg的改性高炉矿渣细粉，相同试验条件下，六价铬离子的溶出量将减至0.015mg/L。
实施例9
在实施例7中，若在试体成型时，在粉煤灰中按质量比掺入3％普通波特兰水泥和5％比表面积为800m2/kg的改性高炉矿渣细粉，相同试验条件下，六价铬离子的溶出量将减至0.014mg/L。
实施例10
实施例9中若将改性高炉矿渣细粉掺加量提高到10％，则六价铬离子的溶出量将降至0.010mg/L以下。
实施例11
对于用某粉煤灰(六价铬离子溶出量＞0.1mg/L)和拌和用水为0.10mg/L六价铬离子溶液制成的扩展度为220mm的泥浆硬化体后密封养护，28天龄期时，六价铬离子溶出量为0.13mg/L；若在试体成型时，在粉煤灰中按质量比掺入3％普通波特兰水泥和3％比表面积为450m2/kg的改性高炉矿渣细粉，六价铬离子的溶出量将减至0.028mg/L。
实施例12
在实施例11中，若在试体成型时，在粉煤灰中按质量比掺入3％普通波特兰水泥和3％比表面积为800m2/kg的改性高炉矿渣细粉，六价铬离子的溶出量将减至0.020mg/L。
实施例13
在实施例11中，若在试体成型时，在粉煤灰中按质量比掺入3％普通波特兰水泥和6％比表面积为300m2/kg的改性高炉矿渣细粉，六价铬离子的溶出量将减至0.011mg/L。
实施例14
在实施例11中，若在试体成型时，在粉煤灰中按质量比掺入3％普通波特兰水泥和6％比表面积为780m2/kg的改性高炉矿渣细粉，六价铬离子的溶出量将减至0.009mg/L。
实施例15
对于用垃圾焚烧灰(六价铬离子溶出量＞0.1mg/L)，以纯净水为拌和用水制成干硬击实硬化体(用水量为最优含水量，按国家《土工试验方法标准》求得)后密封养护，28天龄期时，六价铬离子溶出量为0.150mg/L；若在试体成型时，在垃圾焚烧灰中按质量比掺入3％普通波特兰水泥和3％比表面积为300m2/kg的改性高炉矿渣细粉，六价铬离子的溶出量将减至0.030mg/L。
实施例16
在实施例15中，若在试体成型时，在垃圾焚烧灰中按质量比掺入3％普通波特兰水泥和3％比表面积为800m2/kg的改性高炉矿渣细粉，六价铬离子的溶出量将减至0.025mg/L。
实施例17
在实施例15中，若在试体成型时，在垃圾焚烧灰中按质量比掺入5％普通波特兰水泥和10％比表面积为450m2/kg的改性高炉矿渣细粉，六价铬离子的溶出量将减至0.015mg/L。
实施例18
在实施例15中，若在试体成型时，在垃圾焚烧灰中按质量比掺入5％普通波特兰水泥和10％比表面积为780m2/kg的改性高炉矿渣细粉，六价铬离子的溶出量将减至0.008mg/L。
由上述可知，改性高炉矿渣细粉细度越大、掺量越多，作用效果越好。
本发明工艺流程简单，可直接将改性高炉矿渣细粉掺入待处理的废液或固体废弃材料中，或将其作为一种掺合料用于建筑材料生产中，起到减少和防止六价铬离子溶出的作用，而且改性高炉矿渣细粉掺量可以在很大范围内调节，容易混合均匀，且由于改性高炉矿渣细粉的颗粒特性，还原性维持时间长，故长期稳定性好。