修复钒污染土的硫酸亚铁改性膨润土及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种修复钒污染土的硫酸亚铁改性膨润土，制备方法为，钠基膨润土置于FeSO4·7H2O溶液中，充分混匀得到悬浊液；将悬浊液置于超声仪中反应2h，再以150r/min的速度水平振荡0.5h；以8,000r/min的速度离心10min，并用去离子水反复冲洗产物3次；产物在75℃的条件下于真空干燥箱中烘干至恒重；充分研磨产物过40目筛得到最终改性膨润土。本发明专利技术提供的修复钒污染土的硫酸亚铁改性膨润土，用于修复钒污染的土壤，能有效降低土壤中水溶态钒，有效态钒和五价钒，同时还能改良土壤理化性质。且通过修复效果稳定性和半动态浸出毒性的评价，修复效果在一个月时能保持稳定，且增强了土壤中钒的抗酸雨浸出能力。

Ferrous Sulfate Modified Bentonite for Rehabilitation of Vanadium Contaminated Soil and Its Preparation Method and Application

【技术实现步骤摘要】
修复钒污染土的硫酸亚铁改性膨润土及其制备方法和应用
本专利技术属于土壤污染治理
，具体涉及一种修复钒污染土的硫酸亚铁改性膨润土及其制备方法和应用。
技术介绍
受采矿的影响，钒是地下水和地表水中一种重要的重金属污染物。近年来，我国钒污染事件相继在湖北监利、河南淅川、湖南沅陵、湖南辰溪、陕西山阳等地发生。我国湖南某钒渣堆放区周围的V含量为1613.30mg/kg，是我国土壤背景值的14.9倍。我国西南地区已有26.49％的土壤受到V污染。四川攀西地区某尾矿周围的土壤V含量为100.03mg/kg，农田土壤V含量为99.96mg/kg。攀枝花某矿区表层土壤中V的含量为49mg/kg–509mg/kg，平均值为我国土壤背景值的2.79倍。污染物进入土壤后，土壤自身的净化作用会降低污染物的含量或者毒性，但超过土壤环境容量时，进入土壤环境的污染物不能得到消除或解毒，便需要人们采用工程技术手段进行修复。化学修复技术是目前的主流修复技术，主要分为两大类：化学淋洗技术和稳定固化技术。对于常见的土壤重金属污染(如：Pb、Cd、As)等的研究较多，但对于钒污染的土壤研究很少。蒋建国等人对湖南某地V浓度为1,613.3mg/kg的表层土进行了实验室化学淋洗研究，发现在水土比为10∶1时，0.4M的柠檬酸、0.4M的酒石酸、0.4M的草酸和0.12M的Na2EDTA对土壤中V的去除率分别为91％、88％、88％和61％。按750kg/hm2施加消石灰，土壤中V的有效态可降低15％。中性环境条件下施加0.5％的CaO、CaCl2和羟基磷灰石对V的固化率分别约为40％、30％和20％。材料施加量为2％时，铁粉、FeSO4对V的固定效率分别为99.6％和99.9％。但是，由于近年来人们逐渐认识到FeSO4的环境风险，如它会造成土壤局部过酸，且低品位的FeSO4可能会引入Cr、Pb等二次污染，因此开发新的、经济环保的稳定剂势在必行。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供一种硫酸亚铁改性膨润土，用于修复钒污染土，并且不会引起二次污染。具体的技术方案为，提供一种修复钒污染土的硫酸亚铁改性膨润土，该改性膨润土的制备方法，包括以下步骤：(1)按照以下质量、体积比例，称取20.00g钠基膨润土置于250mL浓度0.1MFeSO4·7H2O溶液中，充分混匀得到悬浊液；(2)将悬浊液置于超声仪中反应2h，再以150r/min的速度水平振荡0.5h；(3)反应结束后，以8,000r/min的速度离心10min，并用去离子水反复冲洗产物3次；(4)产物在75℃的条件下于真空干燥箱中烘干至恒重；(5)充分研磨产物过40目筛得到最终改性膨润土。本专利技术提供的修复钒污染土的硫酸亚铁改性膨润土，用于修复钒污染的土壤，能有效降低土壤中水溶态钒，有效态钒和五价钒，同时还能改良土壤理化性质。附图说明图1硫酸亚铁改性钠基膨润土制备示意图；图2-a-1钠基膨润土SEM-EDS谱图；图2-a-2钠基膨润土SEM-EDS谱图；图2-b-1改性钠基膨润土的SEM-EDS谱图；图2-b-2改性钠基膨润土的SEM-EDS谱图；图3钠基膨润土及其改性材料的XRD谱图；图4Fe-B的施加量对稳定化效果的影响；图5-a土壤含水率对对Fe-B修复后有效态V(a)含量的影响；图5-b土壤含水率对对Fe-B修复后水溶态V(b)含量的影响；图5-c土壤含水率对对Fe-B修复后五价V(c)含量的影响；图6-a土壤V浓度对Fe-B修复后有效态V(a)含量的影响；图6-b土壤V浓度对Fe-B修复后水溶态V(b)含量的影响；图6-c土壤V浓度对Fe-B修复后五价V(c)含量的影响；图7-a反应时间对Fe-B修复后有效态V(a)含量的影响；图7-b反应时间对Fe-B修复后水溶态V(b)含量的影响；图7-c反应时间对Fe-B修复后五价V(c)含量的影响；图8反应时间对Fe-B修复后土壤中V的Tessier分级形态的影响；图9半动态浸出液中V的累计浸出率随时间的变化；图10半动态浸出后土壤中V的Tessier分级形态。具体实施方式结合实施例说明本专利技术的具体技术方案。(1)硫酸亚铁改性膨润土(Fe-B)的制备准确称取20.00g钠基膨润土置于250mL0.1MFeSO4·7H2O溶液中，充分混匀后，将悬浊液置于超声仪中反应2h，再以150r/min的速度水平振荡0.5h。反应结束后，以8,000r/min的速度离心10min，并用去离子水反复冲洗3次，随后在75℃的条件下于真空干燥箱中烘干至恒重。最后，将试样充分研磨过40目尼龙筛备用。制备的装置如图1所示。(2)稳定化修复实验a.Fe-B施用量的影响准确称取20.00gV浓度为696.63mg/kg，含水率为60％FC的土壤置于聚乙烯塑料袋中，分别加入0wt％、0.25wt％、0.5wt％、1.0wt％和2.0wt％的Fe-B。充分混匀后，敞口置于室温环境中，间隔2–3天通过重量法喷洒去离子水以维持60％FC的土壤含水率，反应7d后，结束试验。随后，称取适量土样分析土壤pH值、水溶态V、五价V和有效态V。b.土壤含水率的影响准确称取20.00gV浓度为696.63mg/kg，含水率分别为20％FC、40％FC、60％FC和80％FC的土壤置于聚乙烯塑料袋中，分别加入上一步试验确定的Fe-B的最佳施用量。充分混匀后，敞口置于室温环境中，间隔2–3天通过重量法喷洒去离子水以维持对应的土壤含水率，反应7d后，结束试验。随后进行土壤pH值和不同形态的钒的测定。c.土壤V浓度的影响前两步试验分别确定了修复材料的最佳施用量和最适宜的土壤含水率，在此基础上，探索Fe-B对不同污染程度的土壤的修复效果。对应Fe-B最适宜的土壤含水率，准确称取20.00gV浓度为104.22、245.72、408.04、696.63、997.52和1,298.97mg/kg的陈化土壤，置于聚乙烯塑料袋中，分别加入上一步试验确定的Fe-B的最佳施用量。其余操作同第二步试验。(3)修复效果评价基于上述稳定化修复试验可以确定Fe-B的最佳施用条件。本部分试验主要考察修复时间和酸雨重复浸提对修复效果的影响，即稳定剂的稳定性试验。同时考虑从土壤理化性质变化的角度评价修复效果。a.修复效果的稳定性试验对应Fe-B的最佳施用条件，准确称取5份50.00g陈化土样，土壤V浓度为408.04mg/kg，置于聚乙烯塑料袋中，加入最佳施用量的Fe-B后充分混匀，敞口置于室温环境中，间隔2–3天通过重量法喷洒去离子水以维持对应的土壤含水率。分别于3、7、14、21、28d时取1份土样测定土壤pH、水溶态V、五价V、有效态V、碱解氮、有效磷、有机质、V的Tessier形态分级。b.半动态浸出毒性试验准确称取7.50g使用Fe-B修复的土壤于直径为3.5cm的圆底离心管中，缓慢加入75mL模拟酸雨，于25±2℃的条件下进行半动态浸出试验，分别于2h、5h、10h、17h、24h、2d、3d、4d、5d、7d和9d时更换模拟酸雨，进行相应指标的分析。取样后立即测定浸出液的pH和电导率。第9天反应结束后，将土样于40℃的条件下烘干后测定土壤pH、水溶态V、五价V、有效态V、碱解氮、有效磷、有机质、V的Tes本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.修复钒污染土的硫酸亚铁改性膨润土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)钠基膨润土置于FeSO4·7H2O溶液中，充分混匀得到悬浊液；(2)将悬浊液置于超声仪中反应2h，再以150r/min的速度水平振荡0.5h；(3)反应结束后，以8,000r/min的速度离心10min，并用去离子水反复冲洗产物3次；(4)产物在75℃的条件下于真空干燥箱中烘干至恒重；(5)充分研磨产物过40目筛得到最终改性膨润土。

【技术特征摘要】
1.修复钒污染土的硫酸亚铁改性膨润土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)钠基膨润土置于FeSO4·7H2O溶液中，充分混匀得到悬浊液；(2)将悬浊液置于超声仪中反应2h，再以150r/min的速度水平振荡0.5h；(3)反应结束后，以8,000r/min的速度离心10min，并用去离子水反复冲洗产物3次；(4)产物在75℃的条件下于真空干燥箱中烘干至恒重；(5)充分研磨产物过4...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨金燕，何文艳，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51