一种土壤重金属污染的修复方法技术

本发明专利技术涉及一种土壤重金属污染的修复方法，属于高分子材料技术领域，该方法首先设置方形修复区，在方形修复区底部及内壁喷涂疏水性的二氧化钛涂层；再将土壤修复剂溶液喷涂到二氧化钛涂层上；然后再喷涂二氧化钛层进行表层覆盖；最后使用重金属吸附块进行填充，土壤回填即可。土壤中的重金属离子在雨水的带动下，流入方形修复区被重金属吸附块吸附；经多次雨水带动后，将吸附有大量重金属离子的重金属吸附块取出进行更换以实现土壤重金属污染的治理。该发明专利技术方法成本低廉、工艺简单，重金属吸附率高、持续时间长、环保无污染，可实现重金属污染土壤的高效修复。

A method for remediation of heavy metal pollution in soil

The invention relates to a remediation method for soil heavy metal pollution, belonging to the technical field of macromolecule materials. The method firstly establishes a square remediation area, sprays hydrophobic titanium dioxide coating on the bottom and inner wall of the rectangular remediation area, then sprays the soil remediation agent solution onto the titanium dioxide coating, and then sprays the titanium dioxide layer. Finally, the soil was filled with heavy metal adsorption blocks and the soil was backfilled. Heavy metal ions in soil are adsorbed by heavy metal adsorbent blocks in the rectangular remediation area driven by rainwater. After many times of rainwater, heavy metal adsorbent blocks adsorbed by heavy metal ions are removed and replaced to control soil heavy metal pollution. The invention has the advantages of low cost, simple process, high adsorption rate of heavy metals, long duration, environmental protection and no pollution, and can realize efficient remediation of soil polluted by heavy metals.

【技术实现步骤摘要】
一种土壤重金属污染的修复方法
本专利技术属于高分子材料
，尤其涉及一种土壤重金属污染的修复方法。
技术介绍
重金属难以生物降解且易在食物链中累积。土壤重金属污染主要是由采矿、冶炼、电镀和化工等工业生产产生。据报道，某废蓄电池加工回收处理场地土壤Pb的质量浓度高达12000mg／kg；一些铅锌冶炼厂周边土壤中Pb、Zn、Cd等重金属的含量非常高。土壤重金属污染问题日益突出，逐渐引起公众的关注。因此寻找有效的方法治理和修复重金属污染土壤具有重要意义。对于重金属复合污染的土壤修复，目前国内主要采用稳定化修复。稳定化修复是向土壤中添加稳定剂，通过吸附、沉淀、络合、离子交换、氧化还原等一系列反应，降低重金属的生物有效性和迁移性，从而达到重金属污染土壤修复的目的。因此，稳定化修复的关键是寻找价廉易得且无二次污染的高效稳定剂。常用的稳定剂包括石灰等碱性物质以及羟基磷灰石、磷矿粉和磷肥等含磷材料。这些传统的稳定剂存在成本高、具有一定的环境风险等问题，如土壤中加入过量的含磷材料可能会引起水体富营养化。近年来，国外特别是韩国使用贝壳粉进行土壤重金属稳定化修复，并取得了一定的成果。贝壳是一种天然的、易获取的材料。中国的贝类产量居世界第一，每年超过1000万t，随之产生的大量废弃贝壳被作为固体废物堆放在垃圾场或填海。将这些废弃贝壳用于污染土壤的修复，可实现废物的资源化利用。核桃和花生在中国广为种植，据统计中国每年核桃产量约为50万t，花生产量约1500万t，随着核桃和花生深加工规模的不断扩大，大量集中的核桃壳和花生壳被丢弃或焚烧，造成资源极大浪费的同时，也易产生环境污染。目前，怎么样利用核桃壳、花生壳及贝壳相结合等材料，用于修复重金属污染土壤的相关技术还未得到进一步研究。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种土壤重金属污染的修复方法，该方法成本低廉、工艺简单、环保、可长时间持续修复。一种土壤重金属污染的修复方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、在待治理土壤区域，每间隔2-3m设置一宽为0.5-1m、深为1-1.5m的方形修复区；步骤二、在方形修复区底部及侧壁上喷涂5-10mm的二氧化钛涂层；步骤三、制备土壤修复剂：将明胶和阿拉伯胶混合，加入大分子减水剂，然后进行乳化，在30-50℃条件下，调节pH至5-7，进行复合凝聚反应；加入转谷氨酰胺酶溶液进行固化处理，过滤，洗涤，喷雾干燥得到干燥的多核微胶囊粉末；将多核微胶囊粉末与包含二氧化钛干粉和氧化锌干粉的复合干粉进行混合，得修复剂干粉；将修复剂干粉均匀分散到无水乙醇中，得土壤修复剂；步骤四、将步骤三制备的修复剂溶液喷涂到步骤二所述的二氧化钛涂层上；再喷涂1-5mm的二氧化钛涂层进行表层覆盖；步骤五、制备多孔复合重金属吸附块：按照质量份数，将60-75份贝壳粉、15-20份花生壳粉和10-20份核桃壳粉，充分混合得到混合粉体；按照质量份数，将30-40份去离子水、5-7份发泡剂、3-5份胶黏剂与40-50份混合粉体，在恒温研磨机中充分研磨混合，得均匀混合浆料；以混合浆料为材料本体，通过模压成型机制备得到复合膜；将复合膜放入100-150℃煅烧炉中，退火0.5-1h，得到多孔复合重金属吸附块；步骤六、将步骤五所得多孔复合重金属吸附块填充到经步骤四处理的方形修复块区中；土壤中的重金属离子在雨水的带动下，流入方形修复区被多孔复合重金属吸附块吸附；经多次雨水带动后，将吸附有大量重金属离子的重金属吸附块取出进行更换以实现土壤重金属污染的治理。进一步的，步骤二所述二氧化钛涂层在喷涂前在300-500℃条件下预热1-5min。进一步的，步骤二所述制备土壤修复剂，具体操作为：按照重量份数，将15份明胶和25份阿拉伯胶混合，再加入10份的大分子减水剂，然后进行乳化，在30-50℃条件下，调节pH至5-7，进行复合凝聚反应；30-60min后，降温至10-15℃，加入含5份转谷氨酰胺酶的转谷氨酰胺酶溶液，同时调节pH至5.0-6.0，固化处理5-8h；固化处理完成20-40min后，升温至40-60℃，过滤，洗涤，再经喷雾干燥得到多核微胶囊粉末；按照重量份数，将30份多核微胶囊粉末与60份尺寸为10-25nm的复合干粉均匀混合得到修复剂干粉；所述复合干粉中包含质量比为6:1的二氧化钛干粉和氧化锌干粉；将修复剂干粉均匀分散到无水乙醇中，得到土壤修复剂。进一步的，所述大分子减水剂制备方法如下：按照重量份数，将5份硒化氢、10份二氧化硒、2份叔丁基过氧化氢和2份三硫代磷酸酯加入到81份水中，充分溶解，得到a料-氧化剂；将15份硫酸亚铁、7份异丙醇加入到78份水中，充分溶解，得到b料-还原剂；将20份改性聚醚生产的聚羧酸与80份水充分混合、溶解，得到c料-聚羧酸分子模板；将a料-氧化剂、b料-还原剂、c料-聚羧酸分子模板充分混合，得到催化剂，待用；按照重量份数，将34份聚醚大单体、10份丙烯酸、3份双氧水、5份催化剂，加入片碱，调节PH值为6-7，在搅拌条件下投放于反应釜中反应，反应完成，得到聚羧酸减水剂母液；按照重量份数，将50份聚羧酸减水剂母液、1份保坍剂、3份葡萄糖酸钠、2份白糖、1份亚硝酸钠、1份柠檬酸、1份元明粉和1份十二烷混合搅拌，得到改性的大分子减水剂。进一步的，所述复合干粉的制备过程如下：称取ZnAc2·2H2O溶去离子水中，制得0.005mol／L的ZnAc2前驱体溶液，将沉积玻璃片放入ZnAc2前驱体溶液中，并逐滴加入氨水调节pH值至11.0-11.7；在60-80℃条件下水浴沉积20-24h，取出；在450-550℃条件下退火1-3h得到花瓣状纳米氧化锌，将花瓣状纳米氧化锌研磨，得到氧化锌干粉；然后按照重量份数，将60份二氧化钛干粉与10份氧化锌干粉均匀混合得到复合干粉。本专利技术的有益效果：1、采用修复剂对方形修复区进行喷涂，可利用改性大分子减水剂多核微胶囊中缓释放的减水剂对修复区进行长时间防坍塌保护。2、利用二氧化钛涂层对方形修复区内壁及底部进行喷涂处理，增加方形修复区内部的平整度，同时由于二氧化钛涂层的疏水性，可降低落入方形修复区中重金属离子的流动性，从而使得重金属吸附块可以充分吸附重金属离子；同时二氧化钛涂层在光催化作用下，具有一定重金属降解能力，从而提升修复剂的修复作用。3、采用废弃贝壳、花生壳等作为重金属吸附材料，既经济又环保，具有较高的推广价值。附图说明图1是本专利技术所述土壤修复剂的制备工艺流程图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。实施例1一种土壤重金属污染修复方法，包括如下步骤：步骤一、在待治理土壤区域，从高到低间隔2-3m设置宽为0.5-1m，深为1-1.5m的方形修复区；步骤二、将方形修复区底部及内壁，用喷涂设备将修复区内壁及底部喷涂1-5mm的二氧化钛涂层，使用预热设备在500℃条件下预热5min；反复操作2-5次，使得二氧化钛涂层保持在5-10mm最佳；然后使用高压喷涂设备将土壤修复剂溶液喷涂到二氧化钛涂层上；再次用喷涂设备在喷涂有土壤修复剂的二氧化钛层上喷涂1-5mm的二氧化钛涂层进行表层覆盖；步骤三、在喷涂土壤修复剂后的方形修复区中填充适度大小的重金属吸附块，土壤回本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种土壤重金属污染的修复方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、在待治理土壤区域，每间隔2‑3m设置一宽为0.5‑1m、深为1‑1.5m的方形修复区；步骤二、在方形修复区底部及侧壁上喷涂5‑10mm的二氧化钛涂层；步骤三、制备土壤修复剂：将明胶和阿拉伯胶混合，加入大分子减水剂，然后进行乳化，在30‑50℃条件下，调节pH至5‑7，进行复合凝聚反应；加入转谷氨酰胺酶溶液进行固化处理，过滤，洗涤，喷雾干燥得到干燥的多核微胶囊粉末；将多核微胶囊粉末与包含二氧化钛干粉和氧化锌干粉的复合干粉进行混合，得修复剂干粉；将修复剂干粉均匀分散到无水乙醇中，得土壤修复剂；步骤四、将步骤三制备的修复剂溶液喷涂到步骤二所述的二氧化钛涂层上；再喷涂1‑5mm的二氧化钛涂层进行表层覆盖；步骤五、制备多孔复合重金属吸附块：按照质量份数，将60‑75份贝壳粉、15‑20份花生壳粉和10‑20份核桃壳粉，充分混合得到混合粉体；按照质量份数，将30‑40份去离子水、5‑7份发泡剂、3‑5份胶黏剂与40‑50份混合粉体，在恒温研磨机中充分研磨混合，得均匀混合浆料；以混合浆料为材料本体，通过模压成型机制备得到复合膜；将复合膜放入100‑150℃煅烧炉中，退火0.5‑1h，得到多孔复合重金属吸附块；步骤六、将步骤五所得多孔复合重金属吸附块填充到经步骤四处理的方形修复块区中；土壤中的重金属离子在雨水的带动下，流入方形修复区被多孔复合重金属吸附块吸附；经多次雨水带动后，将吸附有大量重金属离子的重金属吸附块取出进行更换以实现土壤重金属污染的治理。...

【技术特征摘要】
1.一种土壤重金属污染的修复方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、在待治理土壤区域，每间隔2-3m设置一宽为0.5-1m、深为1-1.5m的方形修复区；步骤二、在方形修复区底部及侧壁上喷涂5-10mm的二氧化钛涂层；步骤三、制备土壤修复剂：将明胶和阿拉伯胶混合，加入大分子减水剂，然后进行乳化，在30-50℃条件下，调节pH至5-7，进行复合凝聚反应；加入转谷氨酰胺酶溶液进行固化处理，过滤，洗涤，喷雾干燥得到干燥的多核微胶囊粉末；将多核微胶囊粉末与包含二氧化钛干粉和氧化锌干粉的复合干粉进行混合，得修复剂干粉；将修复剂干粉均匀分散到无水乙醇中，得土壤修复剂；步骤四、将步骤三制备的修复剂溶液喷涂到步骤二所述的二氧化钛涂层上；再喷涂1-5mm的二氧化钛涂层进行表层覆盖；步骤五、制备多孔复合重金属吸附块：按照质量份数，将60-75份贝壳粉、15-20份花生壳粉和10-20份核桃壳粉，充分混合得到混合粉体；按照质量份数，将30-40份去离子水、5-7份发泡剂、3-5份胶黏剂与40-50份混合粉体，在恒温研磨机中充分研磨混合，得均匀混合浆料；以混合浆料为材料本体，通过模压成型机制备得到复合膜；将复合膜放入100-150℃煅烧炉中，退火0.5-1h，得到多孔复合重金属吸附块；步骤六、将步骤五所得多孔复合重金属吸附块填充到经步骤四处理的方形修复块区中；土壤中的重金属离子在雨水的带动下，流入方形修复区被多孔复合重金属吸附块吸附；经多次雨水带动后，将吸附有大量重金属离子的重金属吸附块取出进行更换以实现土壤重金属污染的治理。2.如权利要求1所述的一种土壤重金属污染的修复方法，其特征在于：步骤二所述二氧化钛涂层在喷涂前在300-500℃条件下预热1-5min。3.如权利要求1所述的一种土壤重金属污染的修复方法，其特征在于：步骤二所述制备土壤修复剂，具体操作为：按照重量份数，将15份明胶和25份阿拉伯胶混合，再加入10份的大分子减水剂，然后进行乳化，在30-50℃条件下，调节pH至5-7，进行复合凝聚反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹冬雪，刘伟，赵娜，周罕觅，王升升，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：河南,41