一种重金属污染土壤的原位修复方法技术

本发明专利技术公开了一种重金属污染土壤的原位修复方法；采用壳聚糖、铁盐混合配制成纺丝液，经静电纺丝得到壳聚糖/零价纳米铁复合纤维，再经由捻线机与玻璃纤维捻制成具有重金属吸附还原能力且具备一定强度的复合吸附绳，并制成网，将其埋入重金属污染的土壤中，一段时间后取出，完成土壤重金属的原位吸附和移除。该方法实现了重金属污染土壤的原位修复，环保高效、操作简便，克服了传统吸附材料难以从土壤中分离出来的弊端。

In-situ remediation of heavy metal contaminated soil

【技术实现步骤摘要】
一种重金属污染土壤的原位修复方法
本专利技术涉及土壤修复，尤其涉及一种重金属污染土壤的原位修复方法。
技术介绍
重金属污染土壤具有周期长、难处理等特点，目前土壤修复方法效果差、费用高，所以重金属污染的土壤修复已成为环保领域的重大课题。重金属污染不仅引起土壤的组成、结构和功能的变化，还能够抑制作物根系生长和光合作用，致使作物减产甚至绝收。更为重要的是，重金属还可能通过食物链迁移到动物、人体内，严重危害动物、人体健康。镉米、砷毒、血铅等重金属污染危害近年来常见诸报道。重金属超标土壤原位治理技术主要是固定钝化技术、植物修复技术和吸附剂法。固定钝化技术是指通过往土壤中加入固定剂，调节和改变重金属在土壤中的物理化学性质，使其产生沉淀、吸附、离子交换、腐殖化和氧化-还原等一系列反应，降低其在土壤环境中的生物有效性和可迁移性，从而减少这些重金属元素对动植物的毒性。但无论施用哪种固定剂，最终被吸附钝化的重金属都留在土壤中，并可能随着环境条件的改变，生物有效性也可能恢复，造成土壤反复污染；植物修复作为一种绿色的污染治理手段，具有较高的生态效益，但存在品种不足、耗时较长，农业减产的缺点。吸附剂则能吸附或转化重金属，使之发生迁移，但它进入土壤后难以分离，并可能向下渗漏，污染地下水。因此，研究一种无二次污染、价格低廉、易从土壤中分离的重金属吸附材料及处理方法对土壤修复具有更重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种重金属污染土壤的原位修复方法。采用壳聚糖、铁盐混合配制成纺丝液，经静电纺丝得到壳聚糖/零价纳米铁复合纤维，再经由捻线机与玻璃纤维捻制成具有重金属吸附还原能力且具备一定强度的复合吸附绳，并制成网，将其埋入重金属污染的土壤中，一段时间后取出，完成土壤重金属的原位吸附和移除。该方法实现了重金属污染土壤的原位修复，环保高效、操作简便，克服了传统吸附材料难以从土壤中分离出来的弊端。本专利技术具有重金属离子吸附效率高、无二次污染、吸附材料易从土壤中分离的优点。本专利技术通过下述技术方案实现：一种重金属污染土壤的原位修复方法，具体步骤如下：步骤一：将壳聚糖溶于乙酸或甲酸，向其中加入铁盐，通入氮气除氧1～2h，机械搅拌下向混合溶液中加入硼氢化钾，搅拌0.5～1h以得到混合溶液；向混合溶液中加入聚乙烯醇，80～95℃密闭搅拌3～5h，配成纺丝液，并进行静电纺丝，得到壳聚糖/零价纳米铁复合纤维；步骤二：采用捻线机将步骤一的壳聚糖/零价纳米铁复合纤维与玻璃纤维复合捻制成为一条复合吸附绳，并织成网状，得到复合吸附网；步骤三：将步骤二的复合吸附网埋入重金属污染的土壤中，放置10～30天后从土壤中取出，完成土壤的原位修复。上述步骤一中所述的乙酸或甲酸浓度为15％～25％；所述铁盐为硫酸铁、磷酸铁、硝酸铁中的一种或几种；所述搅拌速度为300～5000转/分钟。上述步骤一中所述纺丝液组成按重量份计，其中壳聚糖15～20份、乙酸或甲酸25～30份、铁盐10～15份、硼氢化钾3～4份、聚乙烯醇60～80份。上述步骤一中所述静电纺丝过程中，湿度为40～50％，电压为25～30kV,针头到接受板的距离为18～25cm。上述步骤二中壳聚糖/零价纳米铁复合纤维与玻璃纤维的质量比为1.5:1～2.5:1。上述步骤二中所述捻线机采用环锭捻线机，捻制成的复合吸附绳直径为2～4mm，复合网的网孔直径2～20mm。上述所述重金属为铬、镉、砷、汞、铅中的任意一种或几种。上述所述复合吸附网埋入土壤地表深度为20～30cm；所述土壤含水量为40～90％，土壤pH值为3～7，或者土壤pH值为4～7。本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及效果：壳聚糖中存在大量的-NH2、-OH等功能基团，对重金属离子不仅存在电荷吸引作用，同时还有螯合作用；零价纳米铁具有粒径小、超大比表面积、高反应活性、强还原性与吸附性，对于重金属离子更是表现出很强的去除能力。本专利技术采用壳聚糖、铁盐混合配制成纺丝液，经静电纺丝得到壳聚糖/零价纳米铁复合纤维，再经由捻线机与玻璃纤维捻制成具有重金属吸附还原能力且具备一定强度的复合吸附绳并织成网，将其埋入重金属超标土壤中，一段时间后取出，完成土壤重金属的原位吸附和移除。该方法实现了重金属污染土壤的原位修复，环保高效、操作简便，克服了传统吸附材料难以从土壤中分离出来的问题。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步具体详细描述。实施例1(1)将壳聚糖溶于15％乙酸溶液，向其中加入硫酸铁，通入氮气除氧1h，机械搅拌(300转/分钟)下向混合溶液中加入硼氢化钾，高速搅拌(3000转/分钟)1h以得到混合溶液，向混合溶液中加入聚乙烯醇，加入完成后，85℃密闭搅拌(500转/分钟)3h，配成纺丝液，其中纺丝液组成按重量份计，壳聚糖15份、乙酸28份、硫酸铁15份、硼氢化钾4份、聚乙烯醇80份。静电纺丝湿度为40％，电压为25kV,针头到接受板的距离为19cm，得到壳聚糖/零价纳米铁复合纤维；(2)采用环锭捻线机将步骤(1)的壳聚糖/零价纳米铁复合纤维与玻璃纤维按质量比1.5:1复合捻制成为复合吸附绳，直径为2mm，并制成网孔直径为2mm的网；(3)将步骤(2)的复合吸附网埋入铬污染(3000ppm)的土壤(含水量为70％，pH值为5)中，放置15天，复合吸附网埋入土壤地表深度为25cm；将吸附重金属的复合吸附网从土壤中取出，完成土壤的原位修复。按标准HJ491测定土壤中铬总量，残留量为200ppm，去除率为93％。实施例2(1)将壳聚糖溶于20％甲酸溶液，向其中加入磷酸铁，通入氮气除氧2h，机械搅拌(500转/分钟)下向混合溶液中加入硼氢化钾，高速搅拌(5000转/分钟)1h以得到混合溶液，向混合溶液中加入聚乙烯醇，加入完成后，90℃密闭搅拌(1000转/分钟)3.5h，配成纺丝液，其中纺丝液组成按重量份计，其中壳聚糖17份、甲酸30份、磷酸铁13份、硼氢化钾3份、聚乙烯醇75份。静电纺丝湿度为45％，电压为28kV,针头到接受板的距离为22cm，得到壳聚糖/零价纳米铁复合纤维；(2)采用环锭捻线机将步骤(1)的壳聚糖/零价纳米铁复合纤维与玻璃纤维按质量比2.5:1复合捻制成为复合吸附绳，直径为3mm，并制成网孔直径为5mm的网。(3)将步骤(2)的复合吸附网埋入镉染污(10ppm)的土壤(含水量为60％，pH值为4)中，放置18天，复合吸附网埋入土壤地表深度为22cm；将吸附重金属的复合吸附网从土壤中取出，完成土壤的原位修复。按标准GB/T17141测定土壤中镉总量，残留量为1ppm，去除率为90％。实施例3(1)将壳聚糖溶于25％乙酸溶液，向其中加入硫酸铁，通入氮气除氧1h，机械搅拌(1000转/分钟)下向混合溶液中加入硼氢化钾，高速搅拌(4000转/分钟)1h以得到混合溶液，向混合溶液中加入聚乙烯醇，加入完成后，95℃密闭搅拌(400转/分钟)5h，配成纺丝液，其中纺丝液组成按重量份计，其中壳聚糖19份、乙酸25份、硫酸铁12份、硼氢化钾4份、聚乙烯醇70份。静电纺丝湿度为50％，电压为25kV,针头到接受板的距离为23cm，得到壳聚糖/零价纳米铁复合纤维；(2)采用环锭捻线机将步骤(1)的壳聚糖/零价纳米铁复合纤维与玻璃纤维按本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种重金属污染土壤的原位修复方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一：将壳聚糖溶于乙酸或甲酸，向其中加入铁盐，通入氮气除氧1～2h，机械搅拌下向混合溶液中加入硼氢化钾，搅拌0.5～1h以得到混合溶液；向混合溶液中加入聚乙烯醇，80～95℃密闭搅拌3～5h，配成纺丝液，并进行静电纺丝，得到壳聚糖/零价纳米铁复合纤维；步骤二：采用捻线机将步骤一的壳聚糖/零价纳米铁复合纤维与玻璃纤维复合捻制成为一条复合吸附绳，并织成网状，得到复合吸附网；步骤三：将步骤二的复合吸附网埋入重金属污染的土壤中，放置10～30天后从土壤中取出，完成土壤的原位修复。

【技术特征摘要】
1.一种重金属污染土壤的原位修复方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一：将壳聚糖溶于乙酸或甲酸，向其中加入铁盐，通入氮气除氧1～2h，机械搅拌下向混合溶液中加入硼氢化钾，搅拌0.5～1h以得到混合溶液；向混合溶液中加入聚乙烯醇，80～95℃密闭搅拌3～5h，配成纺丝液，并进行静电纺丝，得到壳聚糖/零价纳米铁复合纤维；步骤二：采用捻线机将步骤一的壳聚糖/零价纳米铁复合纤维与玻璃纤维复合捻制成为一条复合吸附绳，并织成网状，得到复合吸附网；步骤三：将步骤二的复合吸附网埋入重金属污染的土壤中，放置10～30天后从土壤中取出，完成土壤的原位修复。2.根据权利要求1所述的重金属污染土壤的原位修复方法，其特征在于：步骤一中所述的乙酸或甲酸浓度为15％～25％；所述铁盐为硫酸铁、磷酸铁、硝酸铁中的一种或几种；所述搅拌速度为300～5000转/分钟。3.根据权利要求1所述的重金属污染土壤的原位修复方法，其特征在于：步骤一中所述纺丝液组成按重量份计，其中壳聚糖15～20份、乙酸或甲酸25～30份、铁盐10～15份、硼氢化钾3～4份、聚乙烯醇6...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶勇，张萌，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44