利用改性纳米氯磷灰石稳定底泥中重金属铅的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用改性纳米氯磷灰石稳定底泥中重金属铅的方法，包括以下步骤：将含铅底泥风干后粉碎，得到粉碎含铅底泥；将改性纳米氯磷灰石添加到上述粉碎含铅底泥中，恒温振荡处理后静置，实现底泥中重金属铅的稳定化；其中，改性纳米氯磷灰石由纳米氯磷灰石和十二烷基硫酸钠组成，十二烷基硫酸钠修饰于纳米氯磷灰石表面。本发明专利技术的方法操作简便，稳定化材料修复效率高、迁移性好，成本低，且清洁无污染，且对环境无毒害作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于污染底泥中重金属的物理化学处理领域，具体涉及一种利用改性纳米氯磷灰石稳定底泥中重金属铅的方法。
技术介绍
随着经济全球化的加快和工农业的迅猛发展，重金属排放造成的环境污染问题逐渐凸显。工农业生产(如冶炼、化工生产)、生活污水的排放和大量农药、化肥的使用，导致土壤和底泥环境中的重金属含量越来越高，污染越来越严重。现有研究结果表明，环境中的大部分重金属都很容易被生物所吸收从而进入食物链，后经过生物体的层层传导作用被人体吸收。由于重金属具有很强的富集作用，在生物体内尤其是人体的某些器官中积累后难以排出，超过一定限度后会使生物体产生重金属中毒，危害生物体的生长和繁殖。底泥中的重金属难以降解和治理，尤其是经过外界的扰动或外界环境变化后底泥中的重金属可能会释放出来，对水体造成二次污染。因此研究底泥重金属污染治理技术具有重要的现实意义。燃煤、采矿业和工业三废以及加铅汽油、农药的使用导致排放到环境中的铅越来越多。铅是环境中的一种重要的有毒污染物，铅对人类健康的危害，尤其是对儿童健康的危害已经引起世界各国学者的广泛关注。具体表现为，影响人的智力发育和骨骼发育，造成消化不良和内分泌失调，导致贫血、高血压和心律失常，破坏肾功能和免疫功能等。急性铅中毒突出的症状是腹部绞痛，肝炎，高血压，周围神经病，中毒性脑炎和贫血；慢性中毒的常见症状是神经衰弱。血液系统引起铅中毒的症状，主要有贫血。此外，铅中毒可引起泌尿系统的症状，导致肾炎。人体内极少量铅的存在也会对健康造成损害，即使脱离了污染环境或经治疗使体内血铅水平明显下降，受损的器官和组织仍不能修复，将伴随终身。目前底泥重金属铅的去除方法一般包括生物法(如生物淋滤法)、化学法(如螯合法、化学氧化法等)，其中钝化修复是螯合法中的一种，即指加入稳定化材料，以调节和改变重金属的赋存形态，降低其在环境中的迁移性和生物可利用性，从而减少这些重金属元素对动植物的毒害，是治理底泥重金属污染的重要途径之一。国内外很多研究表明，磷酸盐类物质(主要包括磷灰石族矿物、骨粉、无机磷肥、无机磷酸盐等)能够在某种程度上稳定钝化重金属，其作用机理主要有3个：磷酸盐诱导重金属吸附、磷酸盐和重金属生成沉淀、矿物和磷酸盐表面吸附重金属。磷灰石族矿物如氯磷灰石为难溶性磷酸盐，受溶解性和迁移性的限制，其对底泥重金属的修复效果低于可溶性磷酸盐，但可溶性磷酸盐极易造成磷流失引起水体富营养化；纳米级氯磷灰石虽然能够利用其纳米颗粒的尺寸优势提高其反应活性，但纳米氯磷灰石易相互碰撞团聚成大颗粒，且易沉降，在水溶液中分散不均匀，更不易于在底泥中进行迁移，因此将纳米氯磷灰石进行改性，使其既具有较高的重金属修复效率和迁移性，同时又能减少环境风险，更广泛地应用于底泥重金属污染治理领域，具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种操作简便，稳定化材料修复效率高、迁移性好，成本低，且清洁无污染，对环境无毒害作用的利用改性纳米氯磷灰石稳定底泥中重金属铅的方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种利用改性纳米氯磷灰石稳定底泥中重金属铅的方法，包括以下步骤：(1)将含铅底泥风干后粉碎，得到粉碎含铅底泥；(2)将改性纳米氯磷灰石添加到步骤(1)所得粉碎含铅底泥中，恒温振荡处理后静置，实现底泥中重金属铅的稳定化；所述改性纳米氯磷灰石是由纳米氯磷灰石与十二烷基硫酸钠组成，所述十二烷基硫酸钠修饰于所述纳米氯磷灰石表面。上述的方法中，优选的，所述改性纳米氯磷灰石中，所述十二烷基硫酸钠与纳米氯磷灰石的质量比为7～15∶1；所述改性纳米氯磷灰石的颗粒粒径为5nm～8nm。上述的方法中，优选的，所述改性纳米氯磷灰石以悬浮液的形式添加到所述粉碎含铅底泥中，改性纳米氯磷灰石悬浮液与粉碎含铅底泥的体积质量比为2～10∶1，单位是mL/g。上述的方法中，优选的，所述粉碎含铅底泥的粒径≤150μm，pH值为7～8，所述粉碎含铅底泥中的TCLP态重金属铅含量为5mg/kg～6mg/kg。上述的方法中，优选的，所述恒温振荡处理的条件为：振荡速度为180r/min～250r/min，时间为3min～8min，温度为22℃～26℃。上述的方法中，优选的，所述改性纳米氯磷灰石主要由以下方法制备得到：(a)配制CaCl2溶液、Na3PO4溶液和十二烷基硫酸钠溶液；(b)在搅拌条件下，将步骤(a)配制的CaCl2溶液逐滴加入到十二烷基硫酸钠溶液中；(c)在搅拌条件下，将步骤(a)配制的Na3PO4溶液逐滴加入到步骤(b)所得混合溶液中；(d)将步骤(c)所得产物溶液的pH值调节为8.0～10.0，得到改性纳米氯磷灰石。上述的方法中，优选的，所述CaCl2溶液中钙离子浓度为26.8mM，所述Na3PO4溶液中磷酸根离子浓度为16.0mM，所述十二烷基硫酸钠溶液的质量浓度为0.5％～1.0％。上述的方法中，优选的，所述CaCl2溶液、Na3PO4溶液、十二烷基硫酸钠溶液的体积比为1∶1∶2～4。上述的方法中，优选的，所述步骤(d)中使用盐酸溶液调节产物溶液的pH值，所述盐酸溶液的浓度为0.05M～0.1M。上述的方法中，优选的，所述改性纳米氯磷灰石的制备过程中，步骤(b)和步骤(c)中的搅拌速度均为500r/min～1500r/min，搅拌时间均为12h～24h。本专利技术中，TCLP态铅通常是指底泥中易被浸提出来可以直接对生物产生危害的铅，而含铅底泥中的铅包括底泥中易被提取出来的铅和不易被提取出来的铅。本专利技术中，单位M即为mol/L，单位mM即mmol/L。本专利技术的创造性在于：本专利技术提供了一种利用改性纳米氯磷灰石稳定底泥重金属铅的方法，其中改性纳米氯磷灰石采用十二烷基硫酸钠(SDS)作为稳定剂，十二烷基硫酸钠通过静电排斥和位阻效应使溶液中的纳米氯磷灰石分散均匀，不易团聚，实现对纳米氯磷灰石材料的稳定化，减小了纳米氯磷灰石的尺寸(5nm～8nm)，从而极大地提高了纳米氯磷灰石粒子在底泥中的迁移性和分散性，进一步提高了其反应活性从而提高了其对重金属铅的稳定效率。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、本专利技术的方法中，采用的改性纳米氯磷灰石可用于治理重金属污染底泥，其操作简便，处理效率高，迁移性好，修复成本低，且清洁无污染，对环境无毒害作用，因此在底泥重金属污染治理
具有广泛的应用前景。2、本专利技术采用的纳米改性氯磷灰石能够很稳定的在水溶液中存在，且分散均匀，不易团聚，不会发生明显的沉降，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用改性纳米氯磷灰石稳定底泥中重金属铅的方法，包括以下步骤：(1)将含铅底泥风干后粉碎，得到粉碎含铅底泥；(2)将改性纳米氯磷灰石添加到步骤(1)所得粉碎含铅底泥中，恒温振荡处理后静置，实现底泥中重金属铅的稳定化；所述改性纳米氯磷灰石是由纳米氯磷灰石与十二烷基硫酸钠组成，所述十二烷基硫酸钠修饰于所述纳米氯磷灰石表面。

【技术特征摘要】
1.一种利用改性纳米氯磷灰石稳定底泥中重金属铅的方法，包括以下步骤：
(1)将含铅底泥风干后粉碎，得到粉碎含铅底泥；
(2)将改性纳米氯磷灰石添加到步骤(1)所得粉碎含铅底泥中，恒温振荡处理后静置，
实现底泥中重金属铅的稳定化；所述改性纳米氯磷灰石是由纳米氯磷灰石与十二烷基硫酸钠
组成，所述十二烷基硫酸钠修饰于所述纳米氯磷灰石表面。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述改性纳米氯磷灰石中，所述十二烷基
硫酸钠与纳米氯磷灰石的质量比为7～15∶1；所述改性纳米氯磷灰石的颗粒粒径为5nm～
8nm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述改性纳米氯磷灰石以悬浮液的形式添
加到所述粉碎含铅底泥中，改性纳米氯磷灰石悬浮液与粉碎含铅底泥的体积质量比为2～10∶
1，单位是mL/g。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粉碎含铅底泥的粒径≤150μm，pH
值为7～8，所述粉碎含铅底泥中的TCLP态重金属铅含量为5mg/kg～6mg/kg。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述恒温振荡处理的条件为：振荡速度为
180r/min～250r/min，时间为3min～8min，温度为22℃～26℃。
6.根据权利要求1～5中...

【专利技术属性】
技术研发人员：童丽，万佳，曾光明，黄丹莲，黄超，赖萃，许飘，胡亮，李宁杰，张辰，黄超，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43