一种修复农用地污染土壤重金属铬的钝化剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于污染土壤修复技术领域，尤其涉及一种修复农用地污染土壤重金属铬的钝化剂，包括以下重量份的组分：凹凸棒土60份、钙镁磷肥5‑10份、石灰10‑20份、基质5‑10份。本发明专利技术利用化学改性钝化剂和改性天然钝化剂，复合成多元高效铬钝化剂，适合铬复合稳定化，把重金属铬污染地修复成良田，具有较高的现实价值以及广阔的应用前景。

A passivator for remediation of heavy metal chromium in agricultural soil and its preparation

The invention belongs to the technical field of contaminated soil remediation, in particular to a passivator for remediation of heavy metal chromium in agricultural land, which comprises 60 parts of attapulgite, 5-10 parts of calcium magnesium phosphate fertilizer, 10-20 parts of lime and 5-10 parts of matrix. The invention uses chemical modified passivating agent and modified natural passivating agent to compound into multi-element high-efficiency chromium passivating agent, which is suitable for chromium compound stabilization, and can repair heavy metal chromium polluted land into good farmland, and has high practical value and broad application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种修复农用地污染土壤重金属铬的钝化剂及其制备方法
本专利技术属于污染土壤修复
，尤其涉及一种修复农用地污染土壤重金属铬的钝化剂及其制备方法。
技术介绍
我国土壤污染状况调查公报显示，我国农田重金属污染情况主要集中在铬、镉、铅、砷、汞等方面。土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一，由于重金属具有富集性、高毒性及难降解性，土壤中的重金属可以通过雨水冲刷进入江河湖泊和地下水，容易造成水体的污染，对生态环境及人类健康造成了极大的威胁，因此土壤中重金属的修复迫在眉睫。我国铬污染大部分是由于引用工业污水灌溉土壤造成的，据统计，我国有近130万hm2的农业土地因遭受严重铬污染而弃耕，极大影响了我国的粮食产量与安全。目前有关重金属铬污染土壤的修复方法主要有以下三种：1)物理修复法：包括客土法，热处理，玻璃化技术，电动修复法；2)生物修复法：包括植物修复法，微生物修复法，动物修复法；3)化学修复法：包括淋洗法和化学固化法。化学固化技术是通过加入修复剂与重金属发生反应，使高毒性、高活性的重金属最终以低毒性的形态固定于土壤中。近年来，不少学者致力于修复农用地污染土壤重金属铬的钝化剂的研究，市面上也出现了各类重金属铬钝化剂，然而现有技术中的钝化剂大多为化学合成类钝化剂，长期使用，其在一定程度上改变了原来的土壤结构，造成原土壤肥力破坏，对土壤微生物或植物生长产生抑制，而且还存在二次污染等问题。现有技术中虽然也出现了对天然稳定剂的研究，然而现有技术中的天然稳定剂存在稳定效果差的缺点，难以大范围推广应用。因此，在耕地资源有限的情况下，开发出适合我国土壤壤质的，适合铬复合稳定化的多元高效稳定剂，把重金属污染地修复成良田，具有较高的现实价值以及广阔的应用前景。
技术实现思路
为克服以上技术问题，本专利技术提供了一种修复农用地污染土壤重金属铬的钝化剂，本专利技术利用化学改性钝化剂和改性天然钝化剂，复合成多元高效铬钝化剂，适合铬复合稳定化，把重金属铬污染地修复成良田，具有较高的现实价值以及广阔的应用前景。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种修复农用地污染土壤重金属铬的钝化剂，包括以下重量份的组分：凹凸棒土60份、钙镁磷肥5-10份、石灰10-20份、基质5-10份。作为优选，所述的修复农用地污染土壤重金属铬的钝化剂，包括以下重量份的组分：凹凸棒土60份、钙镁磷肥15份、石灰15份、基质10份。作为优选，所述凹凸棒土为载铁改性凹凸棒土。作为优选，所述载铁改性凹凸棒土的制备方法如下：(1)酸化提纯：将凹凸棒土加入5mol/L的盐酸溶液中，机械搅拌，酸化15-30min，然后用去离子水反复冲洗至无氯离子残留，得到酸化凹凸棒土备用；(2)表面活化：在去离子水中加入阳离子表面活性剂，混合均匀，然后将步骤1得到的酸化凹凸棒土加入，机械搅拌15-30min得到表面活化凹凸棒土溶液备用；(3)载铁处理：在步骤2所得到表面活化凹凸棒土溶液内加入还原铁粉，机械搅拌15-30min后，将该溶液离心取沉淀真空干燥后得到载铁凹凸棒土备用；(4)热活化：将步骤3所得载铁凹凸棒土放入马弗炉进行煅烧，温度为600℃，反应时间为3-5h，即得到所述载铁改性凹凸棒土。采用凹凸棒土酸化提纯可提高凹凸棒土纯度，改善凹凸棒土吸附性能，盐酸活化过程中表现为：1)纤维束间的解聚,主要为非吸附性杂质(如碳酸盐矿物)粒间胶结物的分解；2)晶体比表面积的增加使得吸附力大大提高,晶体的比表面积增加；3)是H+对八面体阳离子Mg2+，Al3+，Fe3+由边缘至中心的依次置换作用，由于H+与Mg2+，Al3+，Fe3+的离子半径相差太大且结晶化学行为不等使其表面活性增加。对凹凸棒土进行表面活化，可以大大提高其对铬的吸附效率。对凹凸棒土进行载铁处理，使还原铁被凹凸棒土表面进行固定，防止还原铁团聚，还原铁具有较强的还原性，可以使土壤中的六价铬被还原为三价铬。载铁处理后的凹凸棒土的吸附过程，首先是表面的还原铁将土壤中的六价铬还原为三价铬，然后三价铬与凹凸棒土表面的活性剂进行配位，三价铬被牢牢地固定住。最后对凹凸棒土热活化处理，高温煅烧可以显著提高凹凸棒土的吸附性能，因为凹凸棒土在煅烧后，矿物内部纤维间吸附水和结构孔道内沸石水被脱除，因此大大增大了凹凸棒土的比表面积。作为优选，所述基质为混合基质，包括以下重量份的组分：活性污泥生物炭30-40份、餐厨垃圾腐殖质30-40份、废弃啤酒酵母5-10份、芽孢杆菌5-10份、还原铁3-6份。作为优选，所述活性污泥生物炭由以下方法制备：将风干后的污泥放入马弗炉中，300℃条件下煅烧5-8h，冷却后即得到所述活性污泥生物炭。作为优选，所述餐厨垃圾腐殖质由以下方法制备：(1)提油处理：将餐厨垃圾通过分选装置去除大块物料后，进入杀菌室进行杀菌，再经提油回收其中的油脂，分别得到的除油固体垃圾和回收油脂备用；(2)发酵：将步骤1得到的除油固体垃圾粉碎，然后加入发酵菌混合均匀，25-30℃、维持含水量在10％—15％的条件下反应10-15天，低温风干、粉碎，即得到所述餐厨垃圾腐殖质。作为优选，所述废弃啤酒酵母、芽孢杆菌和还原铁经包埋保护处理，具体方法如下：将所得餐厨垃圾回收油脂中加入乳化剂混合均匀，作为油相，将废弃啤酒酵母、芽孢杆菌和还原铁溶解到水中，作为内水相中，将内水相和油相混合，高速剪切得到油包水乳液。废弃啤酒酵母、芽孢杆菌和还原铁具有不稳定性，其活性容易受环境影响而受到破坏，利用餐厨垃圾回收油脂作为油相将其包覆，一方面可以在其表面包覆一层保护层，提高其稳定性，另一方面餐厨垃圾回收油脂可以作为菌剂的培养基，为菌剂提供营养，提高菌剂的活性。本专利技术还公开了一种修复农用地污染土壤重金属铬的钝化剂的制备方法，具体技术方案如下：修复农用地污染土壤重金属铬的钝化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将凹凸棒土和活性污泥生物炭加入水中混合均匀，高速剪切分散，得到悬浮液，作为外包相备用；(2)将油包水乳液加入到步骤1得到的外包相中，高速剪切分散，得到混合液，然后经干燥、粉碎后得到混合物料备用；(3)将餐厨垃圾腐殖质、酸钙镁磷肥和石灰分别与步骤2所得混合物料混合均匀，即得到所述修复农用地污染土壤重金属铬的钝化剂。本专利技术所述钝化剂的制备方法中，将凹凸棒土和活性污泥生物炭作为外包相，对废弃啤酒酵母、芽孢杆菌和还原铁油包水乳液进一步进行包覆，对废弃啤酒酵母、芽孢杆菌和还原铁提供双层保护。有益效果(1)本专利技术提供了一种修复农用地污染土壤重金属铬的钝化剂，本专利技术利用化学改性钝化剂和改性天然钝化剂，复合成多元高效铬钝化剂，适合铬复合稳定化，把重金属铬污染地修复成良田，具有较高的现实价值以及广阔的应用前景。(2)本专利技术所用凹凸棒土为载铁改性凹凸棒土。1)采用凹凸棒土酸化提纯可提高凹凸棒土纯度，改善凹凸棒土吸附性能，盐酸活化过程中表现为：1纤维束间的解聚,主要为非吸附性杂质(如碳酸盐矿物)粒间胶结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种修复农用地污染土壤重金属铬的钝化剂，其特征在于，包括以下重量份的组分：凹凸棒土60份、钙镁磷肥5-10份、石灰10-20份、基质5-10份。/n

【技术特征摘要】
1.一种修复农用地污染土壤重金属铬的钝化剂，其特征在于，包括以下重量份的组分：凹凸棒土60份、钙镁磷肥5-10份、石灰10-20份、基质5-10份。


2.根据权利要求1所述的修复农用地污染土壤重金属铬的钝化剂，其特征在于，包括以下重量份的组分：凹凸棒土60份、钙镁磷肥15份、石灰15份、基质10份。


3.根据权利要求1所述的修复农用地污染土壤重金属铬的钝化剂，其特征在于：所述凹凸棒土为载铁改性凹凸棒土。


4.根据权利要求3所述的修复农用地污染土壤重金属铬的钝化剂，其特征在于：所述载铁改性凹凸棒土的制备方法如下：
(1)酸化提纯：将凹凸棒土加入5mol/L的盐酸溶液中，机械搅拌，酸化15-30min，然后用去离子水反复冲洗至无氯离子残留，得到酸化凹凸棒土备用；
(2)表面活化：在去离子水中加入阳离子表面活性剂，混合均匀，然后将步骤1得到的酸化凹凸棒土加入，机械搅拌15-30min得到表面活化凹凸棒土溶液备用；
(3)载铁处理：在步骤2所得到表面活化凹凸棒土溶液内加入还原铁粉，机械搅拌15-30min后，将该溶液离心取沉淀真空干燥后得到载铁凹凸棒土备用；
(4)热活化：将步骤3所得载铁凹凸棒土放入马弗炉进行煅烧，温度为600℃，反应时间为3-5h，即得到所述载铁改性凹凸棒土。


5.根据权利要求1所述的修复农用地污染土壤重金属铬的钝化剂，其特征在于，所述基质为混合基质，包括以下重量份的组分：活性污泥生物炭30-40份、餐厨垃圾腐殖质30-40份、废弃啤酒酵母5-10份、芽孢杆菌5-10份、还原铁3-6份。
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【专利技术属性】
技术研发人员：王帘里，汪一潭，秦丰林，
申请(专利权)人：迪天环境技术南京股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32