用于被重金属Hg污染土壤的修复剂及其制备方法和使用方法技术

本发明专利技术公开了一种用于被重金属Hg污染土壤的修复剂及其制备方法和使用方法。本发明专利技术的修复剂由改性NanoC、α坡缕石和生石灰+大苏打混合组成,其组分重量份数配比为：改性NanoC0.1份-15份；α坡缕石5份-40份；生石灰+大苏打混合物40份-70份。所述NanoC用酸性高锰酸钾对其进行氧化改性；所述α坡缕石通过将天然凹凸棒土经过HNO3溶液浸泡及高温热处理进行改性而得。本发明专利技术修复剂的应用方法是修复剂添加量为污染土壤量的0.1%~5.0%；对于THg浓度小于20ppm的污染土壤，添加量为0.3%~0.5%；通过翻耕、搅拌的方式将其与土壤充分混匀，并保持土壤总重量10%~30%的含水量1~3个月。

【技术实现步骤摘要】
用于被重金属Hg污染土壤的修复剂及其制备方法和使用方法
本专利技术涉及被重金属污染土壤的修复
，具体的说是一种用于被重金属Hg污染土壤的修复剂。
技术介绍
汞（Hg）是一种对人体有害无益的重金属。Hg进入土壤的途径多种多样，如大气沉降、工业废水和生活污水的排放、工业固废和城市垃圾以及农药化肥的施用等。Hg在土壤中会随时间的延长迁移扩散，并进行化学形态的相互转化，特别是甲基汞的存在，可对生态环境、食品安全和人类健康构成严重威胁。毒理学试验证明，摄入过量的Hg可引发汞中毒，造成中枢神经系统的严重损伤，并危害呼吸、消化和泌尿等系统的正常生理功能。目前，全球的Hg污染问题十分突出，包括我国、美国、欧洲、前苏联和日本等在内的国家和地区均有大面积的Hg污染土壤。由于Hg具有易挥发和长距离传输等特点，其生物地球化学循环受到科学家的高度重视。USEPA(美国环保局)推荐的Hg污染土壤修复技术主要固化/稳定化法、清洗/酸提取法、热解析/干馏法和玻璃化法。其中，后三种方法均存在成本较高、处理量大、容易破坏土壤结构、引起土壤养分流失及地下水污染等问题。因此USEPA认为固化/稳定化法（SS技术）是目前Hg污染土壤修复最简单实用、最低价有效、最有发展前景的修复技术。SS技术(“固定稳定化技术Solidification/Stabilization，简写为SS”)的本质是通过向土壤中添加修复剂来改变重金属在土壤中的存在形态，降低重金属的可迁移性及生物有效性，从而减少作物对重金属吸收。是一类行之有效的土壤改良技术，具有效果明显、成本低廉、工艺流程简单、修复周期短、适用范围广、不破坏土壤结构和种植功能、无二次污染等优势。该类技术的关键是寻找和制备廉价、高效的修复材料，这也理所当然地成为当前Hg污染土壤修复领域的重要研究课题。虽然已有一些文献和专利发表/公开了针对其他重金属的钝化剂，如麦饭石，硅藻土，膨润土、粉煤灰、水泥、石灰、石膏和活性炭等。但由于Hg元素的表生地球化学行为远比其他重金属元素要复杂，当前国内外专门针对Hg污染土壤的修复剂还很少见。在我国，相关专利主要使用膨润土、石灰、磷灰石等原材料的有：（1）专利CN102703090A公开了一种用于抑制菜园土壤汞污染的钝化剂。其原料组分含量为：羟基磷灰石3~15份，海藻酸钠5~20份，氢氧化钙5~20份。该钝化剂能使全汞含量为0.5mg/kg的菜园土壤，其有效态汞在60天的培养时间内下降50%以上。（2）专利CN103834409A公开了以一种修复汞污染土壤的钝化剂。其原料组分为膨润土和磷酸氢二铵，该钝化剂可以显著降低农作物中总汞含量，并能降低土壤中的有效态汞含量，生物有效态汞（包括溶解态与可交换态和特殊吸附态）含量降低了46%。（3）专利CN103639194A公开了以一种利用钠基膨润土修复汞污染土壤的方法。将钠基膨润土混合发泡剂制成凝胶/发泡泥浆，经过一段时间处理和培养后，可固定65%以上的Hg，效果仍然不理想。近年来，一些新材料的出现为研发低廉、高效的新型Hg污染土壤修复剂提供了可能。NanoC是具有纳米管状结构的一种活性炭材料，具有极大的比表面积和丰富的微孔结构，经过改性后，其吸附水土中的重金属的能力得到进一步的加强。α坡缕石是利用天然凹凸棒土制备而成的、具有链层状结构和对Hg等重金属具有强吸附性能的粘土矿物材料。目前，尚未见到有关于利用改性NanoC和α坡缕石制备复合重金属Hg污染土壤修复剂的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是想提供一种用于被重金属Hg污染土壤的修复剂及其制备方法和使用方法。以解决现有技术中Hg的固定率低和降低土壤中的有效态汞含量。为了达到上述目的，本专利技术所提供的技术方案是：一种用于被重金属Hg污染土壤的修复剂，由改性NanoC、α坡缕石和生石灰+大苏打混合组成：其组分质量份数配比为：改性NanoC0.1份-15份；α坡缕石5份-40份；生石灰+大苏打混合物40份-70份；（所述的NanoC为具有纳米尺寸的炭的管状物。市售称为“碳纳米管”，购自北京德科岛金科技有限公司，产品型号CNT100，比表面积>450m2/g）。进一步，所述生石灰+大苏打混合物，主要成分为氧化钙和大苏打，混合物中质量份数比为生石灰:大苏打=4:1~1:4（需要根据土壤pH值和活性Hg含量来确定），混合均匀后密封保存备用。一种用于被重金属Hg污染土壤的修复剂的制备方法，按组分的质量份数将改性NanoC0.1份-15份；α坡缕石5份-40份；生石灰+大苏打混合物40份-70份混合均匀。进一步，所述NanoC使用前用酸性高锰酸钾对其进行氧化改性，具体的改性方法为：a、将NanoC、浓度65%的浓硝酸、浓度0.5mol/L的高锰酸钾溶液按质量份数1：2：5的比例混匀、静置和冷却；b、将步骤a中获得冷却材料于90℃条件下静置氧化2h后，离心过滤并冷却；c、将步骤b获得的材料用去离子水反复洗涤离心，直至上清液pH值稳定在6~7范围；d、将步骤c获得的材料在60~80℃条件下烘干至恒重量，研磨，得到改性NanoC。进一步，所述α坡缕石的制备方法为：a、将天然凹凸棒土自然干燥，研磨成粉，并过200目筛筛分；b、将步骤a获得的凹凸棒土与浓度4mol/LHNO3溶液，按1:3的比例混合，在70~80℃条件下浸泡、搅拌2h，辅以超声处理；c、将步骤b获得的材料用去离子水洗涤至中性，于100~110℃条件下干燥2h；d、将步骤c获得的材料在300~450℃条件下热处理2~4h，得到α坡缕石，放入干燥器中冷却、密封备用。天然凹凸棒土中混有碳酸盐类杂质，晶体结构的孔道中吸附有其它阳离子和纳米~微米级的有机质类物质，对重金属的吸附能力几乎丧失殆尽。α坡缕石的制备过程是去除碳酸盐和有机质并扩大凹凸棒土对重金属的吸附能力的过程。经过以上处理和制备，NanoC增加了亲水性和对重金属离子的吸附能力；凹凸棒土孔容积的增大，从而增强了其吸附能力，且不易水解；生石灰+大苏打混合物提供了一个碱性环境和反应物。在以上三种成分协同作用作用下，土壤中包括甲基汞在内的活性Hg被强烈吸附、或生成难溶沉淀物，从而将大部分Hg隔离于食物链之外，而正常的土壤营养物质如N、P、K、Na、Ca、Mg等则不受影响。进一步，所述的生石灰+大苏打混合物中，质量份数比为生石灰:大苏打=4:1~1:4，（需要根据土壤pH值和活性Hg含量来确定）；混合均匀后密封保存。一种用于被重金属Hg污染土壤的修复剂的应用方法，用于被重金属Hg污染土壤的修复剂的添加量为污染土壤质量的0.1%~5.0%；对于THg浓度小于20ppm的污染土壤修复，添加量为污染土壤质量的0.3%~0.5%。进一步，修复剂应用于Hg污染土壤的操作步骤为：a、材料制备：改性NanoC、α坡缕石及生石灰+大苏打混合物预先在工厂中制备，并按要求适当保存，在实际使用前不超过72小时之内按质量份数配比比例混合并搅拌均匀；b、土地预处理：对于旱地，将0~20cm深度的耕作层污染土壤挖出，去除土壤中的直径大于1cm的砾石、树枝、草根等杂物，对大体积土壤团块破碎至直径小于1cm；对于水田，可进行一般翻耕作业；c、投放修复剂：投放污染土壤质量的0.1%~5%的修复剂于被重金属Hg污染的土壤中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于被重金属Hg污染土壤的修复剂，其特征在于：由改性NanoC、α坡缕石和生石灰+大苏打混合组成：其组分质量份数配比为：改性NanoC 0.1份‑15份；α坡缕石5份‑40份；生石灰+大苏打混合物40份‑70份。

【技术特征摘要】
1.一种用于被重金属Hg污染土壤的修复剂，其特征在于：由改性NanoC、α坡缕石和生石灰+大苏打混合组成：其组分质量份数配比为：改性NanoC0.1份-15份；α坡缕石5份-40份；生石灰+大苏打混合物40份-70份;NanoC使用前用酸性高锰酸钾对其进行氧化改性，具体的改性方法为：a、将NanoC、浓度65%的浓硝酸、浓度0.5mol/L的高锰酸钾溶液按质量份数1：2：5的比例混匀、静置和冷却；b、将步骤a中获得冷却材料于90℃条件下氧化2h后，离心过滤并冷却；c、将步骤b获得的材料用去离子水反复洗涤离心，直至上清液pH值稳定在6~7范围；d、将步骤c获得的材料在60~80℃条件下烘干至恒重量，研磨，得到改性NanoC；所述α坡缕石的制备方法为：a、将天然凹凸棒土自然干燥，研磨成粉，并过200目筛筛分；b、将步骤a获得的凹凸棒土与浓度4mol/LHNO3溶液，按固液比1:3的比例混合，其固液比单位为g/ml，在70~80℃条件下浸泡、搅拌2h，辅以超声处理；c、将步骤b获得的材料用去离子水洗涤至中性，于100~110℃条件下干燥2小时；d、将步骤c获得的材料在300~450℃条件下热处理2~4小时，得到α坡缕石。2.根据权利要求1所述的用于被重金属Hg污染土壤的修复剂，其特征在于：所述生石灰+大苏打混合物，主要成分为氧化钙和大苏打，混合物中质量份数比为生石灰:大苏打=4:1~1:4，混合均匀后密封保存备用。3.一种权利要求1所述的用于被重金属Hg污染土壤的修复剂的制备方法，其特征在于：按组分的质量份数将改性NanoC0.1份-15份；α坡缕石5份-40份；生石灰+大苏打混合物40...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明，王蕊，张佳文，李小赛，王新宇，
申请(专利权)人：中国地质科学院矿产资源研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11