一种重金属污染土壤修复剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种重金属污染土壤修复剂及其制备方法，属于环境保护中土壤污染治理领域。本修复剂主要由造纸污泥、生石灰、钠基膨润土等膨润土类离子交换剂、壳聚糖及壳聚糖衍生物组成。本发明专利技术的土壤修复剂以1:25-50（修复剂/土壤绝干质量）的比例加入到受重金属污染的土壤中，可以使土壤中对环境污染最严重的可交换态重金属含量下降30%-70%，土壤肥力增加。本发明专利技术具有成本低廉、操作简单、使用效果好、容易大规模推广、不会造成二次污染的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种重金属污染土壤修复剂及其制备方法，具体涉及一种以造纸污泥为主要原料的重金属污染土壤修复剂及其制备方法，属于环境保护中土壤污染治理领域。
技术介绍
随着全球经济的不断发展，土壤重金属污染已成为全球环境质量面临的主要问题，全世界平均每年排放Hg约1.5万t，Ni为100万t，Cu为340万t，Pb为500万t，Mn为1500万t。我国受到Cd、As、Pb、Cr、Hg等重金属污染的耕地面积为2667万hm2，约占全国总耕地面积的1/5，其中Cd污染耕地1133万hm2，涉及11个省25个地区。2013年3月报道的湖南镉大米事件震惊全国，据估算全国每年受重金属污染的粮食达1200万吨，造成的直接经济损失超过200亿元，土壤重金属污染是湖南镉大米事件的主要根源。重金属污染物属于一种优先控制污染物，环境中的重金属污染与危害决定于重金属在环境中的含量分布、化学特性、环境化学行为、迁移转化以及重金属对生物的毒性。人类活动（矿产开采、金属冶炼、生活废水排放、化肥和农药的使用等）极大的加速了重金属的生物地球化学循环，使环境中的重金属呈不断增加的趋势，加大了重金属对人类健康的危害。当进入环境中的重金属超过其在环境中的容量时，即可导致重金属污染的发生。重金属污染物为持久性污染物，对环境和人体的危害难以消除。重金属具有化学活动性强、迁移性大、毒性持久等特点，在环境中很难降解，其在土壤中的积累、迁移不仅引起土壤的组成、结构、功能变化，还能够抑制作物根系作用和光合作用，致使作物减产甚至绝收，更重要的是重金属通过食物链迁移到人体内，在人体中慢慢积累，引起人体慢性重金属中毒，导致肾脏、肝脏、肺部、骨骼、生殖器官、免疫系统、心血管系统损伤，对人体健康造成极大危害。目前，土壤重金属修复技术主要分为植物修复、微生物修复、物理化学修复和农业工程修复技术。植物修复是利用植物及其根系微生物对污染土壤进行修复，通过超累积植物（布氏庭芥、半卡马菊等）对土壤中重金属的吸收转移，植物修复可分为植物提取、植物挥发、植物稳定三个类别；微生物修复是指利用天然存在或人工培养的功能微生物群，促进或强化微生物的代谢作用，从而达到降低土壤中有毒污染物活性或降解成无毒物质的生物修复技术。微生物的修复机理主要有生物吸附、生物转化及微生物对重金属离子的氧化还原、溶解、甲基化作用；物理化学修复包括电动修复、土壤淋洗等，电动修复技术主要通过在重金属污染土壤两侧施加直流电场形成电场梯度，重金属污染物被带到电极两端，从而达到清洁污染土壤的目的。土壤淋洗是通过使用淋洗液或含有能提高重金属可溶性试剂的溶液来淋洗污染土壤，把土壤固相中的重金属转移至液相中，再用含一定配位体的化合物或阴离子与重金属形成较稳定的络合物或生成沉淀；农业工程修复技术是指利用物理机械的方法，使受污染的表层土壤用未被污染活性土壤覆盖或去除表层受污染土壤后将下层土壤耕作活化的方法。工程修复技术主要有换土、客土、深耕翻土等。以上的重金属修复技术都有一定的重金属修复效果，但其在实际应用中也各有缺点。植物修复技术的修复用植物种类有限，且其修复速度较慢，积累大量重金属植物的再处理等问题也是限制植物修复技术大规模推广的主要因素；微生物修复技术一般只对单独一种重金属的吸附效果较好，且由于微生物生物体较小，修复的重金属量也较少，因此这也限制了利用微生物进行大面积现场修复的应用；电动修复技术目前还处于实验研究阶段，且因不同土壤的理化性质不同在实际应用中也存在着一系列的限制因素；土壤淋洗技术操作复杂、价格昂贵；农业工程修复技术需要消耗大量的人力、财力，且对土壤扰动大。本专利技术以降低土壤重金属污染风险为主要目标，通过改变重金属在土壤中的物理化学性质使其产生吸附、络合、沉淀、氧化还原和离子交换等一系列反应，进而改变重金属元素在土壤中的化学形态，降低其在土壤环境中的可迁移性和生物有效性，减少植物对重金属的吸收，降低重金属对生态环境和人体健康的危害。
技术实现思路
本专利技术提供了一种成本低廉、操作简单、使用效果好、可大规模推广、不会造成二次污染的以造纸污泥为主要原料的重金属污染土壤修复剂及其制备方法，从而达到修复重金属污染土壤、保护生态环境和人体健康的目的。按照本专利技术提供的技术方案，一种重金属污染土壤修复剂，配方比例按重量份计如下：造纸污泥50-90份、生石灰5-30份、膨润土类离子交换剂1-20份、壳聚糖及壳聚糖衍生物0.1-1份；将上述原料充分混匀后即可。所述膨润土类离子交换剂为钠基膨润土。所述壳聚糖及壳聚糖衍生物具体为壳聚糖、羧甲基壳聚糖、阳离子壳聚糖和两性离子壳聚糖中的一种或几种物质的混合物。所述重金属污染土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：（1）辅料的添加：取湿度为50-80%的造纸污泥，在其中添加辅料，添加的质量比为辅料：污泥绝干质量1:10-40；（2）蚯蚓接种：取添加辅料后的造纸污泥，在其中接种蚯蚓，接种量按重量比为蚯蚓：污泥绝干质量1:40-120；在环境温度15-30℃条件下，控制污泥湿度为50-80%，利用蚯蚓处理造纸污泥30-60d；（3）蚯蚓去除：将蚯蚓生物分解后的造纸污泥中的蚯蚓去除后，把此造纸污泥在55-65℃下烘干至含水量低于10%、粉碎至粉末状后备用；（4）添加配料：在取步骤（3）所得造纸污泥50-90份、生石灰5-30份、膨润土类离子交换剂1-20份、壳聚糖及壳聚糖衍生物0.1-1份的比例添加配料，充分混匀后即可。按制备所得的重金属污染土壤修复剂：待修复绝干土壤质量比为1:25-50添加至待修复的土壤中，能够使得土壤中对环境污染最严重的可交换态重金属含量下降30%-70%。本专利技术主要由造纸污泥、生石灰、钠基膨润土等膨润土类离子交换剂、壳聚糖及壳聚糖衍生物组成，配方比例按重量份计如下：造纸污泥50-90份、生石灰5-30份、钠基膨润土类离子交换剂1-20份、壳聚糖及壳聚糖衍生物0-1份。本专利技术的土壤修复剂以1:25-50（修复剂/土壤绝干质量）的比例加入到受重金属污染的土壤中，可以使土壤中对环境污染最严重的可交换态重金属含量下降30%-70%，土壤肥力增加。经过蚯蚓生物处理后，造纸污泥中的各种重金属含量明显降低，均满足农用污泥污染物控制标准（GB4284-84）的要求，故此造纸污泥作为土壤修复剂使用不会造成对环境的二次污染。经过蚯蚓生物处理后的造纸污泥呈现疏松多孔形状，且由于细小纤维、短本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重金属污染土壤修复剂，其特征是配方比例按重量份计如下：造纸污泥50-90份、生石灰5-30份、膨润土类离子交换剂1-20份、壳聚糖及壳聚糖衍生物0.1-1份；
将上述原料充分混匀后即可。
2.如权利要求1所述重金属污染土壤修复剂，其特征是：所述膨润土类离子交换剂为钠基膨润土。
3.如权利要求1所述重金属污染土壤修复剂，其特征是：所述壳聚糖及壳聚糖衍生物具体为壳聚糖、羧甲基壳聚糖、阳离子壳聚糖和两性离子壳聚糖中的一种或几种物质的混合物。
4.权利要求1所述重金属污染土壤修复剂的制备方法，其特征是按重量份计包括以下步骤：
（1）辅料的添加：取湿度为50-80%的造纸污泥，在其中添加辅料，添加的质量比为辅料：污泥绝干质量1:10-40；
（2）蚯蚓接种：取添加辅料后的造纸...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙柱，李恒，冯群策，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：