提高纳米零价铁在重金属复合污染土壤稳定化效率的方法技术

本发明专利技术属于污染环境中重金属污染修复领域，公开了一种提高纳米零价铁在重金属复合污染土壤中稳定化效率的方法，其包括以下步骤：（1）改性纳米零价铁的制备；（2）改性纳米零价铁对重金属复合污染土壤的稳定化处理；（3）稳定化效果评价。本发明专利技术的特点是采用羧甲基纤维素钠对纳米零价铁进行改性，通过空间位阻作用和静电位阻效应，减少纳米零价铁的团聚，增加其分散性和在土壤中的迁移性。改性后的纳米零价铁对重金属复合污染土壤中重金属的稳定化效率提高，操作简单，修复效率高，修复成本低，对环境无二次污染。

Methods to improve the stabilization efficiency of nano zero valent iron in soil contaminated by heavy metals

The invention belongs to the field of heavy metal pollution remediation in the polluted environment, and discloses a method for improving the stabilization efficiency of nano zero valent iron in heavy metal contaminated soil. The following steps are as follows: (1) preparation of modified nano zero valent iron; (2) stabilization of heavy metal compound contaminated soil by modified nano zero valent iron; (3) evaluation of stabilization effect. The invention is characterized by using sodium carboxymethyl cellulose to modify nano zero valent iron, reducing the agglomeration of nanoscale zero valent iron through spatial steric resistance and electrostatic hindrance effect, increasing its dispersivity and mobility in the soil. The modified nano zero valent iron can improve the stabilization efficiency of heavy metals in soil contaminated by heavy metal, simple operation, high repair efficiency, low repair cost and no two pollution to the environment.

【技术实现步骤摘要】
提高纳米零价铁在重金属复合污染土壤稳定化效率的方法
本专利技术属于污染环境中重金属污染修复领域，涉及一种提高纳米零价铁在重金属复合污染土壤中稳定化效率的方法，尤其涉及利用羧甲基纤维素钠改性的纳米零价铁稳定化重金属复合污染土壤的方法。
技术介绍
人类活动如矿山开采、金属冶炼、农田污灌、污泥农用以及肥料和杀虫剂的施用，已经造成了大量的土壤重金属污染，严重威胁着生态平衡、食品安全和人体健康。《全国土壤污染状况调查公报》中显示：全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。工矿业、农业等人为活动以及土壤环境背景值高是造成土壤污染或超标的主要原因。全国土壤总的超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。污染类型以无机型为主，有机型次之，复合型污染比重较小，无机污染物超标点位数占全部超标点位的82.8%。镉、汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍8种无机污染物点位超标率分别为7.0%、1.6%、2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%。无论是受重金属污染较严重的工矿废弃地，还是污染程度相对较轻的农业污染土壤，往往表现为多种重金属的复合污染。更为复杂的是，污染土壤的各种重金属间通常会发生交互作用，为土壤重金属污染治理与修复技术的应用带来了困难。重金属的不可降解性决定了其将长期存在于土壤中。为了降低重金属污染物的生物有效性以及迁移性，在众多重金属污染治理技术中，重金属的稳定化技术被认为是经济有效、且对环境扰动较小的修复技术，已日渐受到重视，并逐渐应用于重金属污染场地的修复。零价铁（zerovalentiron，ZVI）技术，因其操作工艺简单、处理效率高、运行费用低、能耗小、材料易得等特点，被视为一种较有潜力的土壤稳定修复技术。其中，纳米级别的零价铁（nano-scalezero-valentiron，nZVI）具有普通毫米级或微米级零价铁不能比拟的还原吸附能力，能高效得将污染物，如含氯有机物、有毒金属、无机化合物转变为低毒或惰性的物质，已在水环境中得到了应用，但仍缺乏在土壤中的研究和应用。由于纳米零价铁颗粒表面静电荷引力、高表面能、颗粒间的范德华引力以及颗粒表面的氢键及其他化学键作用，导致纳米颗粒容易形成聚合体，且纳米零价铁零价铁易被氧化，这两个缺陷制约了其在土壤中的分散性、迁移性，是限制其修复能力的最大障碍。因此，对纳米零价铁进行改性，可以提高纳米零价铁稳定化复合污染重金属土壤的效率，对重金属复合污染土壤的修复具有重要意义。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种操作简单，稳定化效率高，修复成本低，且避免对环境造成二次污染的一种提高纳米零价铁在重金属复合污染土壤中稳定化效率的方法。为实现上述技术目的，本专利技术采用以下的技术方案：一种提高纳米零价铁在重金属复合污染土壤中稳定化效率的方法，包括以下步骤：步骤1）利用羧甲基纤维素钠对纳米零价铁进行改性得到改性纳米零价铁；步骤2）将改性纳米零价铁添加到复合污染土壤中进行稳定化处理。进一步的，包括如下步骤：将含有羧甲基纤维素钠的FeSO4溶液置于容器中，在氮气保护及搅拌器搅拌的条件下，将NaBH4水溶液加至容器中，继续搅拌，得到黑色悬浮液；静置五分钟后真空抽滤，洗涤，在氮气保护下，烘干，即得改性纳米零价铁。更进一步的，包括如下步骤：室温下，将含有羧甲基纤维素钠的FeSO4溶液置于容器中，在氮气保护及搅拌器搅拌的条件下，将等体积的NaBH4水溶液缓慢滴加至容器中，继续搅拌20min，得到黑色悬浮液。静置五分钟后真空抽滤，洗涤，在氮气保护下，40℃烘箱中烘10h，烘干，即得改性纳米零价铁。进一步的，所述含有羧甲基纤维素钠的FeSO4溶液的制备：称取2.800gFeSO4·7H2O在氮气保护及搅拌器搅拌的条件下，使之溶解于500ml2.40g/L的羧甲基纤维素钠溶液中，即为0.02MFeSO4溶液。进一步的，所述羧甲基纤维素钠溶液的制备：称取1.200g羧甲基纤维素钠置于烧杯中，加入适量超纯水，用玻璃棒搅拌溶解，并转移至500ml容量瓶中，定容至刻度线，摇匀，即为2.40g/L的羧甲基纤维素钠溶液。进一步的，所述NaBH4溶液的制备：称取0.756gNaBH4置于烧杯中，加入适量超纯水，用玻璃棒搅拌溶解，并转移至500ml容量瓶中，定容至刻度线，摇匀，即为0.04MNaBH4溶液。进一步的，步骤2）中，在室温下，将改性纳米零价铁以溶液的形式加入到重金属复合污染土壤中，用恒温振荡机恒温翻转振荡10h以上，温度为20℃～30℃，转速为150rmp，随后在通风条件较好的室内静置14天～21天，进行稳定化处理。进一步的，所述改性纳米零价铁按照0.5g/kg～2g/kg添加到重金属复合污染土壤中。进一步的，所述重金属复合污染土壤pH为7.5，有机质是8.4g/kg，阳离子交换量是5.6cmol/kg。进一步的，所述重金属复合污染土壤粒径组成中砂粒含量为44%，粉粒含量为34%，粘粒含量为22%。进一步的，所述重金属复合污染土壤中锌含量为1470mg/kg，铅含量为546mg/kg，铬含量为590mg/kg，铜含量为255mg/kg。与现有技术相比，本专利技术的有益效果主要包括但是并不限于以下几个方面：本专利技术制备的新型改性纳米零价铁可用于治理重金属复合污染土壤，其操作简便，操作简单，修复效率高，修复成本低，且避免对环境造成二次污染，因此在环境修复领域具有广泛的应用前景。本专利技术以羧甲基纤维素钠作为稳定剂对纳米零价铁进行改性，得到的改性纳米零价铁是一种具有分散性能好，在土壤中稳定性和迁移性良好，修复效率高的材料。本专利技术采用的改性纳米零价铁的制备方法中，由BH4-/Fe2+的摩尔比为2.0的配比条件下进行制备，使Fe2+全部还原成Fe0，反应效率高；其次，所使用的试剂和器材容易取得，制备简便；最后，反应后的产物为改性后的纳米零价铁颗粒沉淀，易于从溶液中分离，能最终得到纯度较高的改性纳米零价铁。相比于其他方法，本专利技术制备的改性纳米零价铁分散性强，不易团聚，在土壤中的稳定性和迁移性较强，能有效得稳定土壤中的复合重金属。本专利技术对重金属复合污染土壤进行稳定化修复，修复效率高，操作简单易行，修复成本低，可应用于大规模的重金属复合污染土壤中。具体实施方式本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本专利技术。本专利技术的产品及方法已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本
技术实现思路
、精神和范围内对本文所述的产品及方法进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本专利技术技术。为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1一种提高纳米零价铁在重金属复合污染土壤中稳定化效率的方法，其包括如下步骤：羧甲基纤维素钠溶液的制备：称取1.200g羧甲基纤维素钠置于烧杯中，加入适量超纯水，用玻璃棒搅拌溶解，并转移至500ml容量瓶中，定容至刻度线，摇匀，即为2.40g/L的羧甲基纤维素钠溶液。含有羧甲基纤维素钠的FeSO4溶液的制备：称取2.800gFeSO4·7H2O在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高纳米零价铁在重金属复合污染土壤中稳定化效率的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1）利用羧甲基纤维素钠对纳米零价铁进行改性得到改性纳米零价铁；步骤2）将改性纳米零价铁添加到复合污染土壤中进行稳定化处理；步骤3）稳定化效果评价。

【技术特征摘要】
1.一种提高纳米零价铁在重金属复合污染土壤中稳定化效率的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1）利用羧甲基纤维素钠对纳米零价铁进行改性得到改性纳米零价铁；步骤2）将改性纳米零价铁添加到复合污染土壤中进行稳定化处理；步骤3）稳定化效果评价。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1）包括：将含有羧甲基纤维素钠的FeSO4溶液置于容器中，在氮气保护及搅拌器搅拌的条件下，将NaBH4水溶液加至容器中，继续搅拌，得到黑色悬浮液；静置五分钟后真空抽滤，洗涤，在氮气保护下，烘干，即得改性纳米零价铁。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤1）包括：室温下，将含有羧甲基纤维素钠的FeSO4溶液置于容器中，在氮气保护及搅拌器搅拌的条件下，将等体积的NaBH4水溶液缓慢滴加至容器中，继续搅拌20min，得到黑色悬浮液；静置五分钟后真空抽滤，洗涤，在氮气保护下，40℃烘箱中烘10h，烘干，即得改性纳米零价铁。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述含有羧甲基纤维素钠的FeSO4溶液的制备方法为：称取2.800gFeSO4·7H2O在氮气保护及搅拌器搅拌的条件下，使之溶解于500ml2.40g/L的羧甲基纤维素钠溶液中，即得。5.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：应蓉蓉，夏冰，孔令雅，邓绍坡，王磊，冯艳红，张亚，赵欣，张晓雨，万金忠，徐建，单艳红，
申请(专利权)人：环境保护部南京环境科学研究所，安徽省环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32