一种处理铅污染土壤的微纳米MFH复合材料的制备方法技术

本发明专利技术属于吸附复合材料技术领域，公开了一种处理铅污染土壤的微纳米MFH复合材料及制备方法：无水CaCl2和NaH2PO4·2H2O溶解，混合，搅拌；加氨水使体系pH>10，90℃搅拌1h，静置室温陈化16h；胶体用去离子水洗3遍，无水乙醇洗3遍至中性，得羟基磷灰石(HAP)，备用；60℃加Na2SO3溶解，超声搅拌；加FeSO4·7H2O搅拌溶解，加FeCl3·6H2O搅拌溶解，混合；加氨水至溶液变黑，pH＞9，超声搅拌，加温老化，静置冷却至室温；沉淀洗涤至中性，得四氧化三铁(Fe3O4)，备用；取Fe3O4和HAP，加蒸馏水搅拌，超声混合，80℃反应2h；磁铁吸附分离沉淀，冷冻干燥24h，得复合材料。

Preparation of Micro-nano MFH Composites for Lead Contaminated Soil

The invention belongs to the technical field of adsorption composite materials, and discloses a micro-nano MFH composite material for treating lead-contaminated soil and its preparation method: anhydrous CaCl2 and NaH2PO4.2H2O are dissolved, mixed and stirred; ammonia water is added to make the system pH > 10, stirring at 90 (?) for 1 hour, and aging at room temperature for 16 hours; colloids are washed three times with deionized water, and anhydrous ethanol is washed three times to neutral, and hydroxyapatite (HAP) is obtained for reserve use; Dissolve at C with Na2SO3 and stir with ultrasound; stir with FeSO4 7H_2O and stir with FeCl3 6H_2O to dissolve and mix; add ammonia water to the solution to blacken, pH > 9, stir with ultrasound, heat aging, and cool to room temperature; precipitate and wash to neutral, get ferric oxide (Fe3O4) for standby; take Fe3O4 and HAP, stir with distilled water, stir with ultrasonic, react at 80 magnet adsorption separation and precipitation Composite materials were obtained by freeze-drying for 24 hours.

【技术实现步骤摘要】
一种处理铅污染土壤的微纳米MFH复合材料的制备方法
本专利技术属于吸附复合材料
，尤其涉及一种处理铅污染土壤的微纳米MFH复合材料的制备方法。
技术介绍
目前，业内常用的现有技术是这样的：关于重金属污染土壤的原位修复已有许多研究，主要围绕土壤重金属的赋存形态、活性及其危害，将重金属有效态转换为潜在有效态或者非有效态(有机结合态、残渣态等)，或者直接通过物理、化学手段将其从土壤中分离。可以分为植物修复法、固化稳定化法、螯合剂法和氧化还原法、工程修复法等。原有技术：主要包括三大类，第一类“一种基于植物的重金属铅镉污染土壤生物修复方法”、“一种利用超富集植物黄腺香青修复重金属铅污染土壤方法”、“一种铅高富集玉米品种修复土壤重金属铅污染的方法”、“灯笼草在修复重金属铅污染土壤中的应用”、“重金属铜、铅污染钙质土壤的植物固定修复方法”、“一种铅锌矿区土壤重金属污染修复方法”、“一种通过种植苋菜减少土壤重金属镉、铅污染的方法”、“利用套种作物蒜苗促进富集植物黑麦草吸收土壤中重金属铅的方法”、“一种利用根系分泌物强化植物修复镉、铅污染土壤的方法”、“一种铅高富集玉米品种修复土壤重金属铅污染的方法”、“利用皇竹草修复酸和重金属铅复合污染土壤的方法”、“紫茎泽兰在修复矿区重金属锌铅铜污染土壤中的应用”等原有技术侧重于采用植物修复方法，利用超累积植物来吸收土壤中重金属，在实施过程中可以结合叶面喷施、其他植物协同、间套种等措施提高修复效率；此类技术有一定的效率，可以实现原位修复，但修复周期很长，一般需数年甚至更久，在时间尺度上往往不能满足某些要求，而且高累积植物品种的筛选也是一大难题，目前申请专利的铅污染土壤修复植物主要有蓖麻、向日葵、柠檬酸协同观赏植物(萱草、鸢尾、美人蕉)、黄腺香青、黑麦草、苋菜、南瓜、紫叶矮樱、金叶榆、聚合草、凤尾鸡冠、马缨丹、皇竹草、紫茎泽兰等。第二类“一种重金属镉铅复合污染土壤修复剂及其制备方法”、“重金属钝化剂及其制备和修复镉、铅污染土壤的方法”、“一种用于修复酸性土壤中铅、镉、砷污染的复合稳定剂”、“一种用于农田土壤除重金属土壤调理剂及其制备方法”、“一种高效的重金属土壤修复剂及其修复方法”、“降低土壤中重金属浸出毒性的固化稳定化剂及其制备方法”等原有技术侧重于采用吸附剂、稳定剂、钝化剂、氧化还原剂等来降低土壤中重金属的活性，使重金属活性成分暂时转变为有机结合态、残渣态等形态，从而降低作物对重金属的吸收；此类方法的优点是操作简单，成本相对低廉，易于实施，但最大的缺点是不能改变土壤中欲修复重金属的总量，只是暂时将活性成分转变为非活性成分，然而土壤中同一种重金属的几种形态之间处于一个平衡体系中，随着时间的推移，非活性成分又能逐渐转化为活性成分，使重金属的危害又重新呈现。因而此类方法是一种治标不治本的方法，常见的吸附剂、钝化剂、稳定剂有石灰、磷酸盐、膨润土、沸石、铁锰氧化物、海泡石、赤泥、骨炭、堆肥、钢渣、蒙脱石、凹凸棒石、蛭石、壳聚糖以及它们的改性产品等，近年来生物质炭是研究的一大热点。第三类“一种去除重金属铅的土壤修复装置”、“一种四步淋洗土壤修复的方法”、“一种去除污染场地土壤中砷锑和其他重金属元素的方法”等原有技术主要采用工程措施来去除土壤中重金属离子，具体的方法有土壤淋溶法、电动力学法、热解吸法、渗透反应墙法、客土法、换土法等，优点是修复速度快，修复效果好，缺点是修复成本极高，需要大量的机械设备和大量的人力，适用于高含量重金属污染土壤的修复，主要针对工业污染土壤，对中轻度污染的农业土壤实用性不高。综上所述，现有技术存在的问题是：(1)现有技术修复时间长、治标不治本、修复成本高，无法满足中轻度铅污染的农业土壤高效、快速、低成本的标本兼治性修复。(2)现有技术由于粒径的限制，磁性HAP纳米材料制备条件要求较高、制备成本高。(3)现有技术纳米级材料对土壤理化性质、土壤微生物及土壤动植物产生不利的影响。解决上述技术问题的难度和意义：我国的土壤修复起步于21世纪初，虽然修复技术研发进步明显，但是现有的修复措施在重金属污染土的修复方面还比较粗放，在修复技术、装备及规模化应用上与欧美等先进国家相比还存在较大差距，几乎全部都处在降低重金属生物有效性的阶段，如何切实的降低土壤中重金属的含量是当前的难点。目前，国内自主研发的快速、原位修复技术与装备严重不足，缺少适合我国国情的实用修复技术与工程建设经验，缺乏规模化应用及产业化运作的管理技术。例如农田重金属污染土壤的快速修复。因此，需要找到一种行之有效的方法来降低农田土壤中的重金属的含量，减少受污染土壤资源的量，从而改善居民的生活环境，提高生活质量。如何高效、快速、低成本地实现农业土壤中轻度重金属铅的标本兼治性修复，具有非常重要的现实意义。本专利技术成功地制备一种吸附能力强、经济效益高的磁性微纳米HAP复合材料，解决了污染农业土壤中重金属铅的高效、快速、低成本修复问题，对于污染面源广、急需治理的农田重金属污染土壤，极具现实意义。磷酸盐材料被广泛地应用于土壤重金属污染的低成本化学修复材料，对Pb的固定作用非常明显，对Cr、Cd、Cu、Zn等的修复也均有报道。国内外对磷酸盐修复重金属做了较多研究，认为磷酸盐能够极大地降低污染土壤有效态Pb、Cu、Cd和Zn的含量，磷酸盐固定污染土壤中重金属的机理包括吸附、络合、沉淀和共沉淀等多种形式，但主要是沉淀机制。随着纳米科技的革新和发展，以纳米技术为依托的新型材料不断涌现。纳米材料具有表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等特性，使纳米材料在电化学性能、光学性能、力学性能及化学性质等具有显著的特性，以纳米二氧化钛、纳米氧化铁为代表的纳米材料在农药、印染、制药废水中有机污染物的降解方面具有明显的效果。将新型纳米材料制作工艺和磷酸盐既有的吸附固定效能结合，并应用于重金属污染土壤修复方面极有可能成为净化土壤重金属的重要方法之一。研究表明，纳米HAP以特有的多孔型结构、比表面积大、吸附能力强等性能，更能有效钝化污染土壤中的重金属离子，对多种重金属离子(Pb2+、Cd2+、Cu2+、Z2+、Co2+、Ni2+等)表现出很高的吸附能力。由于磁性材料的特殊性，利用磁力可以简单方便地将材料与土壤、水等介质分离，国内外学者在以纳米HAP为原料的磁性复合吸附剂的制备技术、应用等方面开展了较多的研究和探索，开发了一些新型功能的磁性纳米HAP复合吸附剂，如“一种复合磁性羟基磷灰石大球吸附材料的制备方法”、“一种柱状磁性羟基磷灰石纳米材料及其制备方法”、“一种有序多孔磁性羟基磷灰石材料、其制备方法及应用”、“一种磁性羟基磷灰石/氧化石墨烯吸附剂的制备及应用”等，并将这些材料应用于水体中重金属的处理，效果显著。然而，以上方法缺点非常突出，一是由于粒径的限制，磁性HAP纳米材料制备条件要求较高、制备成本高；其次磁性纳米复合材料去除水体中重金属的应用较多，而少见于在农业土壤污染修复方面的实际应用；第三，纳米级材料由于其特殊的粒径而存在的表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应等尽管增加了纳米材料对重金属的去除能力，但可能对土壤理化性质、土壤微生物及土壤动植物产生不利的影响。基于上述不足，本专利技术成功地制备一种去除能力强、适用于土壤铅污染本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种处理铅污染土壤的微纳米MFH复合材料的制备方法，其特征在于，所述的处理铅污染土壤的微纳米MFH复合材料的制备方法：步骤一：将无水CaCl2和NaH2PO4·2H2O按照物质的量之比1.67：1.00充分溶解后，倒入反应容器混合均匀，置于控温磁力搅拌器上搅拌；步骤二：滴加25％氨水，使反应体系pH>10，设置反应体系温度为90℃，搅拌1h，再将溶液静置，室温陈化16h；步骤三：所得胶体用去离子水洗涤3遍，然后用无水乙醇洗3遍至中性，得到HAP，保存备用；步骤四：取去离子水，置于带有机械搅拌的反应容器中，60℃水浴下加入1.000g/LNa2SO3溶解，超声下搅拌30min；步骤五：加入FeSO4·7H2O，搅拌至溶解，加入FeCl3·6H2O，搅拌溶解，充分混合；滴加氨水至溶液体系变黑，溶液pH大于9，恒温超声搅拌60min，加温至80℃老化30min，取出静置冷却至室温；黑褐色沉淀洗涤至中性，得到Fe3O4，保存备用；步骤六：取上述Fe3O4和HAP，加入蒸馏水充分搅拌，超声混合3min，在80℃水浴条件下反应2h，使Fe3O4和HAP结合在一起；步骤七：利用磁铁吸附分离沉淀，将沉淀冷冻干燥24h，产品即为磁性微纳米MFH复合材料产品。...

【技术特征摘要】
1.一种处理铅污染土壤的微纳米MFH复合材料的制备方法，其特征在于，所述的处理铅污染土壤的微纳米MFH复合材料的制备方法：步骤一：将无水CaCl2和NaH2PO4·2H2O按照物质的量之比1.67：1.00充分溶解后，倒入反应容器混合均匀，置于控温磁力搅拌器上搅拌；步骤二：滴加25％氨水，使反应体系pH>10，设置反应体系温度为90℃，搅拌1h，再将溶液静置，室温陈化16h；步骤三：所得胶体用去离子水洗涤3遍，然后用无水乙醇洗3遍至中性，得到HAP，保存备用；步骤四：取去离子水，置于带有机械搅拌的反应容器中，60℃水浴下加入1.000g/LNa2SO3溶解，超声下搅拌30min；步骤五：加入FeSO4·7H2O，搅拌至溶解，加入FeCl3·6H2O，搅拌溶解，充分混合；滴加氨水至溶液体系变黑，溶液pH大于9，恒温超声搅拌60min，加温至80℃老化30min，取出静置冷却至室温；黑褐色沉淀洗涤至中性，得到Fe3O4，保存备用；步骤六：取上述Fe3O4和HAP，加入蒸馏水充分搅拌，超声混合3min，在80℃水浴条件下反应2h，使Fe3O4和HAP结合在一起；步骤七：利用磁铁吸附分离沉淀，将沉淀冷冻干...

【专利技术属性】
技术研发人员：王强，罗萌，陈玉成，易平，方丹丹，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50