改性纤维素钝化剂及其制备方法和用途技术

本发明专利技术公开了改性纤维素钝化剂及其制备方法和用途。其中，制备改性纤维素钝化剂的方法包括：(1)对纤维素进行破碎、筛分，以便得到纤维素粉；(2)将Ce(NO

Modified cellulose passivator and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
改性纤维素钝化剂及其制备方法和用途
本专利技术属于土壤生态与修改领域，具体而言，涉及改性纤维素钝化剂及其制备方法和用途。
技术介绍
土壤重金属污染是指由于人类活动将砷、镉、汞、铅和铬等重金属物质带入土壤，使土壤重金属含量相较于自然背景值明显较高，进而破坏生态环境的现象。土壤重金属污染将由植物吸收、牲畜富集并最终通过食物链进入人体，进而诱发各类疾病，危害人类健康。中国受重金属污染耕地面积约2.0×107hm2，约占耕地总面积的20％，且多数污染土壤属于多种重金属复合污染，重金属污染治理已迫在眉睫。采用钝化剂对重金属污染的土壤进行化学稳定修复是较为经济高效的修复技术，钝化剂通过改变重金属在土壤中的赋存形态或同土壤的结合方式，使重金属在土壤中的迁移性与生物可利用性降低，即降低土壤中重金属的有效态。目前常用的钝化剂有水泥、石灰、矿渣、海泡石、有机黏土、有机肥等，多属于无机钝化剂，钝化效率低、钝化效果稳定性差、易造成二次污染，且多数钝化剂钝不能同时钝化砷、镉复合污染的土壤。因此，亟需开发一种高效、无二次污染、且能钝化砷、镉复合污染的土壤钝化剂材料。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出改性纤维素钝化剂及其制备方法和用途。该制备方法工艺流程简单，且制备得到的改性纤维素钝化剂不仅对重金属砷、镉钝化效果好，而且钝化持续时间长、稳定性佳，既能实现资源的循环利用，还不会对土壤造成二次污染，具有较高的经济效益。本申请是基于专利技术人的以下发现提出的：纤维素是自然界中储量最丰富的天然可再生高分子化合物，其化学结构是由多羟基的β-脱水葡萄糖单元经醚键(C-O-C)连接而成的聚合物长链分子，纤维素空间结构由结晶态和非晶态交错间隔而构成，且结晶态中的羟基(-OH)可形成数量庞大的氢键。通过对纤维素进行改性处理获得衍生物产品，将极大的拓展纤维素的应用范围，并且，将改性后的纤维素用于土壤修复时，还不会对土壤造成二次污染。为此，根据本专利技术的第一个方面，本专利技术提出了一种制备改性纤维素钝化剂的方法，其中，所述改性纤维素钝化剂用于改善土壤重金属砷、镉复合污染。该方法包括：(1)对纤维素进行破碎、筛分，以便得到纤维素粉；(2)将Ce(NO3)3溶液、KMnO4溶液与所述纤维素粉混合并进行第一球磨改性，以便得到第一球磨浆料；(3)将NaOH溶液和所述第一球磨浆料混合并进行第二球磨改性，以便得到第二球磨浆料；(4)对所述第二球磨浆料进行干燥处理，以便得到所述改性纤维素钝化剂。本专利技术上述实施例的制备改性纤维素钝化剂的方法至少具有以下优点：1、基于纤维素的长链对重金属的吸附、络合作用，再在对纤维素进行物理、化学球磨改性，可以将对土壤重金属砷、镉有较佳钝化作用的锰元素及稀土元素铈负载于纤维素链上，同时综合了纤维素、锰元素及稀土元素铈对重金属砷、镉的吸附及钝化作用；2、与直接将Ce(NO3)3溶液、KMnO4溶液和NaOH溶液与纤维素粉混合进行一次球磨相比，本专利技术中采用两次球磨改性，可以在负载铈和锰的基础上充分利用纤维素中的羟基与铈结合提高纤维素与铈元素的结合强度，利用纤维素中存在的氢键进一步提高纤维素与锰元素的结合强度，从而显著提高纤维素对铈、锰的负载能力及负载强度。综上，该方法不仅工艺流程简单，而且综合了纤维素、锰元素及稀土元素铈对重金属砷、镉的吸附及钝化作用，与现有钝化剂产品相比，采用该方法制备得到的钝化剂具有钝化持续时间长、稳定性佳的优点，既能实现资源的循环利用，还不会对土壤造成二次污染，具有较高的经济效益。另外，根据本专利技术上述实施例的制备改性纤维素钝化剂的方法还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，步骤(1)中，所述纤维素为农林废弃物。在本专利技术的一些实施例中，所述纤维素为选自木屑、秸秆、蔗渣和木薯渣中的至少一种。在本专利技术的一些实施例中，所述纤维素粉的粒径为20-60目。在本专利技术的一些实施例中，步骤(2)中，所述Ce(NO3)3溶液的浓度为1.8～3.6mol/L，所述KMnO4溶液的浓度为1.2～1.8mol/L。在本专利技术的一些实施例中，步骤(2)中，所述第一球磨改性的转速为25～50转/分，反应时间为1～2h。在本专利技术的一些实施例中，步骤(3)中，所述NaOH溶液浓度为9～18mol/L。在本专利技术的一些实施例中，步骤(3)中，所述第二球磨改性的转速为15-30转/分，反应时间为0.5～1h。在本专利技术的一些实施例中，步骤(4)中，所述干燥处理的温度为90～110℃。在本专利技术的一些实施例中，所述改性纤维素钝化剂中，Ce元素与所述纤维素的质量比为1：(4-8)，Mn元素与所述纤维素的质量比为1：(20-30)，Na元素与所述纤维素的质量比为1：(6-12)。在本专利技术的一些实施例中，基于1000g重金属砷、镉复合污染的土壤，所述改性纤维素钝化剂的添加量为2～8g。根据本专利技术的第二个方面，本专利技术提出了一种改性纤维素钝化剂，该改性纤维素钝化剂采用上述制备改性纤维素钝化剂的方法得到。该改性纤维素钝化剂综合了纤维素、锰元素及稀土元素铈对重金属砷、镉的吸附及钝化作用，不仅对重金属砷、镉的钝化效果好，而且钝化持续时间长、稳定性佳，既能实现资源的循环利用，还不会对土壤造成二次污染，具有较高的经济效益。根据本专利技术的第三个方面，本专利技术提出了改性纤维素钝化剂在改善土壤重金属砷、镉复合污染中的用途，该改性纤维素钝化剂采用上述制备改性纤维素钝化剂的方法得到。将该改性纤维素钝化剂用于修复重金属砷、镉复合污染土壤，不仅能同时钝化砷、镉，显著降低二者在土壤中的有效态，而且具有钝化效果好且钝化持续时间长、稳定性佳的优点，同时还不会对土壤造成二次污染，具有较高的经济效益和生态效益。在本专利技术的一些实施例中，所述用途中土壤的含水率为20～40％。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本专利技术一个实施例的制备改性纤维素钝化剂的方法流程图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。根据本专利技术的第一个方面，本专利技术提出了一种制备改性纤维素钝化剂的方法，其中，改性纤维素钝化剂用于改善土壤重金属砷、镉复合污染。该方法包括：(1)对纤维素进行破碎、筛分，以便得到纤维素粉；(2)将Ce(NO3)3溶液、KMnO4溶液与纤维素粉混合并进行第一球磨改性，以便得到第一球磨浆料；(3)将NaOH溶液和第一球磨浆料混合并进行第二球磨改性，以便得到第二球磨浆料；(4)对第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备改性纤维素钝化剂的方法，所述改性纤维素钝化剂用于改善土壤重金属砷、镉复合污染，其特征在于，该方法包括：/n(1)对纤维素进行破碎、筛分，以便得到纤维素粉；/n(2)将Ce(NO

【技术特征摘要】
1.一种制备改性纤维素钝化剂的方法，所述改性纤维素钝化剂用于改善土壤重金属砷、镉复合污染，其特征在于，该方法包括：
(1)对纤维素进行破碎、筛分，以便得到纤维素粉；
(2)将Ce(NO3)3溶液、KMnO4溶液与所述纤维素粉混合并进行第一球磨改性，以便得到第一球磨浆料；
(3)将NaOH溶液和所述第一球磨浆料混合并进行第二球磨改性，以便得到第二球磨浆料；
(4)对所述第二球磨浆料进行干燥处理，以便得到所述改性纤维素钝化剂。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述纤维素为农林废弃物，
任选地，所述纤维素为选自木屑、秸秆、蔗渣和木薯渣中的至少一种，
任选地，所述纤维素粉的粒径为20-60目。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述Ce(NO3)3溶液的浓度为1.8～3.6mol/L，所述KMnO4溶液的浓度为1.2～1.8mol/L，
任选地，所述第一球磨改性的转速为25～50转/分，反应时间为1～2h。


4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄迪，肖选虎，龙翔，杨燕群，黄志红，
申请(专利权)人：圣清环保股份有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53