粉煤灰制备土壤重金属稳定剂及应用技术规程

ICS13.020.40

CCSZ00

团体标准

T/CSERXXX—2023

粉煤灰制备土壤重金属稳定剂

及应用技术规程

Technicalspecificationsforthepreparationandapplicationofsoilheavymetal

stabilizersusingflyash

2023-X-XX发布2023-X-XX实施

T/CSERXXX-2023

前言

本文件按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规

则》的规定起草。

本文件的某些内容可能涉及专利。本文件发布机构不承担识别专利的责任。

本文件由中关村众信土壤修复产业技术创新联盟提出并归口。

本文件起草单位：中国矿业大学（北京）、森特士兴环保科技有限公司、矿冶科技集团

有限公司、北京建筑材料科学研究总院、北京建工环境修复股份有限公司、山西农业大学、

生态环境部土壤与农业农村生态环境监管技术中心、生态环境部对外合作与交流中心、中国

环境科学研究院、北京中铁装饰工程有限公司。

本文件起草人：马妍、黄占斌、张大定、范书凯、王图强、刘鹏、郜春花、杨宾、彭政、

马福俊、陈继云、袁瑞青、尚秀芳、吴淑敏、覃晴、朱汉青、厉萌萌、徐向阳。

II

T/CSERXXX-2023

粉煤灰制备土壤重金属稳定剂及应用技术规程

1范围

本文件规定了粉煤灰制备土壤重金属稳定剂的制备方法与具体流程、要求、检验规则及

其使用方法。

本文件适用于重金属污染的工业用地治理。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期

的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括

所有的修改单）适用于本文件。

表1标准号与对应文件

标准号标准名称

GB/T2011-1991焦炭工业分析测定方法

GB/T5668-2017旋耕机

GB/T8170-2008数值修约规则与极限数值的表示和判定

GB/T8577-2010复混肥料中游离水含量的测定卡尔·费休法

GB/T18877-2009有机-无机复混肥料

GB/T23349-2020肥料中砷、镉、铬、铅、汞含量的测定

GB/T24891-2010复混肥料粒度的测定

GB36600-2018建设用地土壤污染风险管控标准

GB38400-2019肥料中有毒有害物质的限量要求

HG/T2843-1997化肥产品化学分析常用标准滴定溶液、标准溶液、试剂溶液和指示剂溶液

NY/T3672-2020生物炭检测方法通则

DB21/T2398-2015生物炭基肥料

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

粉煤灰coalflyash

粉煤燃烧过程中产生的主要由球形玻璃质颗粒组成的细颗粒粉末。

3.2

1

T/CSERXXX-2023

生物炭biochar

生物质在缺氧或有限氧气供应条件下，在相对较低温度下（<700℃）热解得到的富碳

产物。

3.3

阳离子型重金属cationicheavymetals

重金属存在形态呈现为阳离子，如Pb2+、Cu2+、Zn2+、Cd2+等。

3.4

土壤重金属稳定剂soilheavymetalstabilizer

使重金属附着在其表面或形成难溶性的沉淀物，降低重金属在土壤中的迁移性和生物有

效性，减少重金属对地下水体和植物的毒害作用，从而达到修复土壤目的的药剂。

3.5

碱熔融改性alkalimeltmodification

将固体颗粒态氢氧化钠与被改性物质以一定的质量比均匀混合并在设置温度下焙烧的

过程。

3.6

热解pyrolysis

物质仅借助于热而发生的化学变化称为热解。

4制备流程

将粉煤灰（FA）在85℃下放于烘箱干燥6h，然后将预处理后的FA与NaOH按质量

比1:1.5混合均匀并置于镍坩埚，在200-600℃温度下焙烧2h，焙烧结束材料自然冷却到

室温。反复使用过蒸馏水洗涤至材料pH值至7左右。最后，于烘箱烘干（105℃，6h），

过18目（1mm）筛后得到碱熔粉煤灰，命名为AFFA，储存以后准备进行理化分析和使用。

将玉米秸秆（CS）粉碎，在85℃下烘干、研磨，过18目（1mm）筛，然后按不同CS/AFFA

质量比称取一定量AFFA和CS，加入一定体积去离子水，在磁性搅拌器上充分搅拌2h后

烘干、研磨，过35目（0.5mm）筛后，置于镍盒内，放于持续通氮气的箱式电阻炉中，以

10℃/min升温至设定温度300-700℃，保持2h，在氮气气流下（0.15L/min）冷却后取出，

研磨过60目（0.25mm）筛，得到碱熔粉煤灰生物炭（AFFA/BC）。

5理化指标

5.1外观

2

T/CSERXXX-2023

黑色或黑灰色颗粒或粉末状物料。

5.2技术指标

粉煤灰制备土壤重金属稳定剂理化要求应符合表1规定，其中有毒有害物质应符合

GB38400-2019限量要求。

表2生物炭理化指标

项目限值

密度，g/cm315-200

粒度，%≥80

水分，％≤5.0

pH值7.5~10

生物炭碳含量，％≥9.0

汞（Hg）（以元素计），％≤0.0005

砷（As）（以元素计），％≤0.01

铅（Pb）（以元素计），％≤0.5

镉（Cd）（以元素计），％≤0.01

铬（Cr）（以元素计），％≤0.05

粉煤灰含量，%≤10

6检测方法

6.1一般规定

本文件中可用试剂、水和溶液的配制，在未标明规格和配制方法时，均应符合HG/T

2843-1997的规定。

6.2外观形貌

自然光照下，目视法检测。

6.3密度的测定

按照NY/T3672-2020的规定执行。

6.4粒度的测定

按照GB/T24891-2010的规定执行。粒度以粒径1.5nm-15nm的试料占全部试料的质

量分数计，数值以%表示。

6.5水分含量的测定

3

T/CSERXXX-2023

按照GB/T8577-2010的规定执行。

6.6pH值的测定

按照GB/T18877-2009的规定执行。

6.7生物炭碳含量的测定

按照DB21/T2398-2015的规定执行。

6.8汞、砷、镉、铅、铬含量的测定

按照GB/T23349-2020的规定执行。

6.9灰分测定

按照GB/T2011-1991的规定执行。

6.10挥发分测定

按照GB/T2011-1991的规定执行。

6.11固定碳测定

固定碳含量(%)=100%−灰分含量(%)−挥发分含量(%)

6.12生物炭表征分析

6.12.1元素分析

采用CHNSO元素分析仪（VarioELcube）对生物质和生物炭材料的元素组成进行评估。

6.12.2全自动比表面及孔隙度测定

采用美国麦克仪器公式生产的物理吸附仪（BET）测定分析材料的比表面积、孔径分布

特征。

6.12.3扫描电镜-能谱测定

使用德国蔡司公司生产的扫描电子显微镜（SEM）与能谱（EDS）联用观测材料结构特

征与元素组成。

6.12.4X射线衍射测定

采用日本理学公司生产的X射线衍射仪观测材料晶体组分特征。扫描范围从5°到90°，

扫描速度为5℃/min。

6.12.5X射线光电子能谱测定

X射线光电子能谱分析（XPS）是对材料结构表征的无损检测技术，可以测得固体样品

的表面元素组成和含量、原子价态、分子结构和化学键等方面的信息。本研究使用美国赛默

飞生产的X射线能谱仪。

4

T/CSERXXX-2023

6.12.6傅里叶红外光谱测定

采用ThermoFisher公司生产的傅里叶红外光谱仪（FTIR）观测材料表面官能团及组成。

6.12.7热重测定

采用美国TA仪器公司生产的同步热分析仪分析测定材料的热稳定性。

7检验规则

7.1检验分类

产品检验分为出厂检验和型式检验。

7.1.1出厂检验

出厂检验项目：外观、密度、粒度、水分、pH值、碳含量、灰分、挥发分、固定碳、

表征分析结果。

7.1.2型式检验

型式检验包括第5章的全部要求。有下列情况之一时，宜进行型式检验：（1）新产品

投产或产品定型鉴定时；（2）正常生产时，每1年进行一次；（3）原材料、生产工艺、设

备等发生较大变化，可能影响产品质量时；（4）停产1年以上，重新恢复生产时；（5）出

厂检验结果与上次型式检验结果有较大差异时。

7.2产品的组批

产品按批检验，以相同材料、连续生产或同一班次生产的产品为一批，以50t为一批次，

不足50t仍按一批次。

7.3抽样方法

以袋为抽样单元，每隔n-1袋（n=N/20，N为本批产品总袋数，n取整数）抽取1袋，

在该袋中抽取约100g试样。将每袋所取试样充分混匀，用堆锥四分法缩分，取其中2份，

分别装入洁净、干燥的容器中，1份作检验样，一份留存备查。批量在200袋以下时，适当

增加每袋取样量，使总试样量不少于1kg。试样应注明取样日期、取样人、厂名、出厂批号、

批量等。

7.4判定规则

所检项目检测结果符合本文件第5章要求时，判定为合格产品。检验结果中如有一项指

标不符合本文件要求，可在原批中重新抽样对不符合项进行复验，若复验结果仍不符合本文

件要求，则判定该批产品为不合格产品。

产品质量合格判定，采用GB/T8170-2008中的“修约值比较法”。

5

T/CSERXXX-2023

8应用技术规范

8.1施用剂量

粉煤灰生物炭的施用剂量为2.5t/ha-15t/ha。

8.2施用方式

在重金属污染土壤使用时，先将土壤翻耕，然后将粉煤灰生物炭均匀撒施在土壤表层，

通过人工或者旋耕机对0-20cm的表层土壤耙匀，使生物炭与表层土壤混匀，旋耕作业质量

符合GB/T5668-2017旋耕机规定。

9稳定效果评估

施用粉煤灰生物炭后，依据GB36600-2018对目标土壤的稳定成效予以评估。土壤污

染物指标控制及含量限值，以及监测、实施和监督要求按照GB36600-2018规定执行。

6

T/CSERXXX-2023

目录

前言................................................................................................................................................II

1范围...............................................................................................................................................1

2规范性引用文件..........................................................................................................................1

3术语和定义..................................................................................................................................1

4制备流程.......................................................................................................................................2

5理化指标.......................................................................................................................................2

6检测方法.......................................................................................................................................3

7检验规则.......................................................................................................................................5

8应用技术规范..............................................................................................................................6

9稳定效果评估..............................................................................................................................6

I

T/CSERXXX-2023

粉煤灰制备土壤重金属稳定剂及应用技术规程

1范围

本文件规定了粉煤灰制备土壤重金属稳定剂的制备方法与具体流程、要求、检验规则及

其使用方法。

本文件适用于重金属污染的工业用地治理。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期

的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括

所有的修改单）适用于本文件。

表1标准号与对应文件

标准号标准名称

GB/T2011-1991焦炭工业分析测定方法

GB/T5668-2017旋耕机

GB/T8170-2008数值修约规则与极限数值的表示和判定

GB/T8577-2010复混肥料中游离水含量的测定卡尔·费休法

GB/T18877-2009有机-无机复混肥料

GB/T23349-2020肥料中砷、镉、铬、铅、汞含量的测定

GB/T24891-2010复混肥料粒度的测定

GB36600-2018建设用地土壤污染风险管控标准

GB38400-2019肥料中有毒有害物质的限量要求

HG/T2843-1997化肥产品化学分析常用标准滴定溶液、标准溶液、试剂溶液和指示剂溶液

NY/T3672-2020生物炭检测方法通则

DB21/T2398-2015生物炭基肥料

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

粉煤灰coalflyash

粉煤燃烧过程中产生的主要由球形玻璃质颗粒组成的细颗粒粉末。

3.2

1

T/CSERXXX-2023

生物炭biochar

生物质在缺氧或有限氧气供应条件下，在相对较低温度下（<700℃）热解得到的富碳

产物。

3.3

阳离子型重金属cationicheavymetals

重金属存在形态呈现为阳离子，如Pb2+、Cu2+、Zn2+、Cd2+等。

3.4

土壤重金属稳定剂soilheavymetalstabilizer

使重金属附着在其表面或形成难溶性的沉淀物，降低重金属在土壤中的迁移性和生物有

效性，减少重金属对地下水体和植物的毒害作用，从而达到修复土壤目的的药剂。

3.5

碱熔融改性alkalimeltmodification

将固体颗粒态氢氧化钠与被改性物质以一定的质量比均匀混合并在设置温度下焙烧的

过程。

3.6

热解pyrolysis

物质仅借助于热而发生的化学变化称为热解。

4制备流程

将粉煤灰（FA）在85℃下放于烘箱干燥6h，然后将预处理后的FA与NaOH按质量

比1:1.5混合均匀并置于镍坩埚，在200-600℃温度下焙烧2h，焙烧结束材料自然冷却到

室温。反复使用过蒸馏水洗涤至材料pH值至7左右。最后，于烘箱烘干（105℃，6h），

过18目（1mm）筛后得到碱熔粉煤灰，命名为AFFA，储存以后准备进行理化分析和使用。

将玉米秸秆（CS）粉碎，在85℃下烘干、研磨，过18目（1mm）筛，然后按不同CS/AFFA

质量比称取一定量AFFA和CS，加入一定体积去离子水，在磁性搅拌器上充分搅拌2h后

烘干、研磨，过35目（0.5mm）筛后，置于镍盒内，放于持续通氮气的箱式电阻炉中，以

10℃/min升温至设定温度300-700℃，保持2h，在氮气气流下（0.15L/min）冷却后取出，

研磨过60目（0.25mm）筛，得到碱熔粉煤灰生物炭（AFFA/BC）。

5理化指标

5.1外观

2

T/CSERXXX-2023

黑色或黑灰色颗粒或粉末状物料。

5.2技术指标

粉煤灰制备土壤重金属稳定剂理化要求应符合表1规定，其中有毒有害物质应符合

GB38400-2019限量要求。

表2生物炭理化指标

项目限值

密度，g/cm315-200

粒度，%≥80

水分，％≤5.0

pH值7.5~10

生物炭碳含量，％≥9.0

汞（Hg）（以元素计），％≤0.0005

砷（As）（以元素计），％≤0.01

铅（Pb）（以元素计），％≤0.5

镉（Cd）（以元素计），％≤0.01

铬（Cr）（以元素计），％≤0.05

粉煤灰含量，%≤10

6检测方法

6.1一般规定

本文件中可用试剂、水和溶液的配制，在未标明规格和配制方法时，均应符合HG/T

2843-1997的规定。

6.2外观形貌

自然光照下，目视法检测。

6.3密度的测定

按照NY/T3672-2020的规定执行。

6.4粒度的测定

按照GB/T24891-2010的规定执行。粒度以粒径1.5nm-15nm的试料占全部试料的质

量分数计，数值以%表示。

6.5水分含量的测定

3

T/CSERXXX-2023

按照GB/T8577-2010的规定执行。

6.6pH值的测定

按照GB/T18877-2009的规定执行。

6.7生物炭碳含量的测定

按照DB21/T2398-2015的规定执行。

6.8汞、砷、镉、铅、铬含量的测定

按照GB/T23349-2020的规定执行。

6.9灰分测定

按照GB/T2011-1991的规定执行。

6.10挥发分测定

按照GB/T2011-1991的规定执行。

6.11固定碳测定

固定碳含量(%)=100%−灰分含量(%)−挥发分含量(%)

6.12生物炭表征分析

6.12.1元素分析

采用CHNSO元素分析仪（VarioELcube）对生物质和生物炭材料的元素组成进行评估。

6.12.2全自动比表面及孔隙度测定

采用美国麦克仪器公式生产的物理吸附仪（BET）测定分析材料的比表面积、孔径分布

特征。

6.12.3扫描电镜-能谱测定

使用德国蔡司公司生产的扫描电子显微镜（SEM）与能谱（EDS）联用观测材料结构特

征与元素组成。

6.12.4X射线衍射测定

采用日本理学公司生产的X射线衍射仪观测材料晶体组分特征。扫描范围从5°到90°，

扫描速度为5℃/min。

6.12.5X射线光电子能谱测定

X射线光电子能谱分析（XPS）是对材料结构表征的无损检测技术，可以测得固体样品

的表面元素组成和含量、原子价态、分子结构和化学键等方面的信息。本研究使用美国赛默

飞生产的X射线能谱仪。

4

T/CSERXXX-2023

6.12.6傅里叶红外光谱测定

采用ThermoFisher公司生产的