一种复合土壤修复剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术“一种复合土壤修复剂及其制备方法和应用”属于重金属土壤修复技术领域，所述复合土壤修复剂包括：镁/铁‑蒙脱石和生物炭。镁/铁‑蒙脱石能有效将土壤中的离子态的重金属吸附和固定，减少其生物有效性，进而减少重金属给生物链带来的毒害作用。锌、铜、铅、镉的修复效果可分别达到50.29‑64.50％、71.11‑85.04％、85.10‑93.87％、2.75‑59.50％。

【技术实现步骤摘要】
一种复合土壤修复剂及其制备方法和应用
本专利技术属于重金属土壤修复
，尤其涉及一种复合土壤修复剂及其制备方法和应用。
技术介绍
土壤重金属污染是当今环境污染中污染面积最广、危害最大的环境问题之一。土壤中重金属因其长期性、不可逆性、隐蔽性等特点而备受关注。目前我国受污染的耕地约为总耕地的8.3％，大约有10万平方千米耕地被污染，而其中大约90％与重金属污染有关。据环境保护部和国土资源部2014年公布《全国土壤污染状况调查公报》显示：土壤超标点位数量占调查点位总数量的19.4％，其中，镉、铅、锌污染物点位超标率分别为7.0％、1.5％、0.9％，是主要的重金属污染物之一。重金属污染土壤的修复技术主要分为原位修复和异位修复两大类。原位修复方式主要包括物理技术、化学技术和生物修复技术。物理技术包括客土和翻土法、热处理分离、动电修复和隔离包埋等。化学技术包括化学固定、化学淋洗和化学氧化还原等。生物修复技术包括植物修复、微生物修复和动物修复等。生物修复法总体存在修复效率低、处理成本高等问题。传统的物理修复方法如填埋、物理淋洗、翻土修复等工程量大，成本高、而且常常导致土壤结构破坏和某些营养元素丢失。化学固定通过向土壤中添加化学修复剂来修复土壤，因具有操作简单、投资少、等特点而受到重视，然而常规土壤修复剂如石灰、生物炭、堆肥等，存在不同问题，例如生物炭可通过吸附作用减少了土壤中重金属污染物的生物有效性，实现了修复的效果。但是，其中的有机质容易被矿化，土壤pH的改变也会引发解吸作用，致使重金属污染物能被再度释放，生物炭的修复效果不稳定，出现反弹，另外，现有其它的修复剂存在降低效率不够明显，对土壤理化性质产生不利影响等问题。
技术实现思路
为了解决现有单一活性碳/生物炭修复效果不稳定、修复效果差等问题，本专利技术提供一种土壤修复剂及其制备方法和应用。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种复合土壤修复剂，其特征在于，包括：镁/铁-蒙脱石和生物炭。所述镁/铁化合物负载在蒙脱石的表面及孔隙内。优选地，所述镁/铁-蒙脱石微观结构为：片状的蒙脱石和球状的镁/铁化合物。本文中所述的镁/铁化合物为氧化铁、硅酸镁的混合物。所述镁/铁-蒙脱石和生物炭的质量比为1:9-10:0；优选地，所述生物炭为小麦基生物炭；优选地，所述镁/铁-蒙脱石材料与生物炭的质量比选自：1:9、3:7、4:6、或，10:0。一种复合土壤修复剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将蒙脱石、氯化镁、草酸亚铁分别分散到水中，得到蒙脱石的分散液、氯化镁的分散液、草酸亚铁的分散液；S2、将十六烷基三甲基溴化铵、氨水加入到所述蒙脱石分散液中反应，得到第一步分散液；将所述氯化镁分散液和草酸亚铁分散液加到所述第一步分散液中反应，得到第二步分散液；S3、将所述第二步分散液进行水热处理完毕后洗涤，干燥，煅烧，得到镁/铁-蒙脱石；S4、将所述镁/铁-蒙脱石材料与生物炭混合得到所述土壤修复剂。所述镁/铁-蒙脱石材料与生物炭按质量比为1:9-10:0混合；优选地，所述蒙脱石分散液中蒙脱石与水的质量体积比为10g：300mL-40g：300mL，优选25g：300mL；优选地，所述氯化镁分散液中氯化镁浓度为0-1mol/L，优选0.33mol/L；优选地，所述草酸亚铁分散液中草酸亚铁浓度为0-1mol/L，优选0.33mol/L；优选地，所述镁/铁-蒙脱石材料与生物炭的质量比选自：1:9、3:7、4:6、10:0。所述将十六烷基三甲基溴化铵、氨水加入到所述蒙脱石分散液中进行反应的时间为5-20分钟，优选10分钟；优选地，将所述氯化镁分散液和草酸亚铁分散液加到所述第一步分散液中进行反应的时间为20-60分钟，优选30分钟；优选地，所述水热预处理为高压釜水热预处理；所述高压釜水热处理的反应时间为2-6h，优选5h；反应温度为150-200℃，优选180℃；优选地，所述洗涤为去离子水和乙醇洗涤；所述干燥温度为50-80℃，优选60℃；更优选地，所述煅烧处理的反应时间为2-5h，优选3h；反应温度为450-750℃，优选500℃。所述的复合土壤修复剂，和/或，所述的制备方法制备得到的复合土壤修复剂在重金属土壤修复方面的应用。将复合土壤修复剂与重金属污染土壤混合，完成对重金属污染土壤的修复。所述重金属污染土壤修复剂的添加量为待修复的重金属污染土壤总质量的1-5wt％，优选3wt％。修复时间为90-120天，优选110天；优选地，修复期间将土壤含水率维持在最大持水量的50％-80％；优选地，所述重金属选自镉、锌、铜、和/或，铅。一种采用复合土壤修复剂修复复合重金属污染土壤的方法，包括以下步骤：将复合土壤修复剂与复合重金属污染土壤充分混合，使复合土壤修复剂与土壤中的重金属发生反应，使重金属形成稳定的化学形态，完成对重金属土壤的修复；所述复合土壤修复剂包括镁/铁-蒙脱石和生物炭，二者质量比为1:9、3:7、4:6、或，10:0；添加量占被修复土壤的总土质量的1-5wt％，优选3wt％。上述利用复合土壤修复剂修复复合重金属污染土壤的方法，其特征在于，修复时间为90-120天，优选110天；修复期间将土壤含水率维持在最大持水量的50％-80％；所述重金属包括镉、锌、铜和铅。所述生物炭为小麦基生物炭，购买于武汉光谷蓝焰新能源股份有限公司。制备所述复合土壤修复剂包括以下步骤：S1将蒙脱石超声分散到水中，得到蒙脱石的分散液；将氯化镁超声分散到水中，得到氯化镁的分散液；将草酸亚铁在超声，和/或，搅拌的条件下分散到水中，得到草酸亚铁的分散液；S2搅拌条件下将十六烷基三甲基溴化铵、氨水加入到所述蒙脱石分散液中，进行反应，得到第一步分散液；在搅拌条件下将所述氯化镁分散液和草酸亚铁分散液滴加到所述第一步分散液中，进行反应，反应完毕后得到第二步分散液；S3将所述第二步分散液置于高压釜中水热处理，水热处理完毕后用去离子水和乙醇洗涤，50-80℃下干燥，优选60℃，得到初步镁/铁-蒙脱石材料；将所述初步镁/铁-蒙脱石材料置于马弗炉中煅烧，得到镁/铁-蒙脱石材料；将所述镁/铁-蒙脱石材料与生物炭按质量比为1:9-10:0混合得到所述土壤修复剂。所述蒙脱石分散液中蒙脱石与水的质量体积比为10g：300mL-40g：300mL，优选25g：300mL；所述氯化镁分散液中氯化镁浓度为0-1mol/L，优选0.33mol/L；所述草酸亚铁分散液中草酸亚铁浓度为0-1mol/L，优选0.33mol/L；所述镁/铁-蒙脱石材料与生物炭的质量比选自：1:9、3:7、4:6、10:0。所述将十六烷基三甲基溴化铵、氨水加入到所述蒙脱石分散液中进行反应的时间为5-20分钟，优选10分钟；将所述氯化镁分散液和草酸亚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合土壤修复剂，其特征在于，包括：镁/铁-蒙脱石和生物炭。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合土壤修复剂，其特征在于，包括：镁/铁-蒙脱石和生物炭。


2.根据权利要求1所述的一种复合土壤修复剂，其特征在于，所述镁/铁化合物负载在蒙脱石的表面及孔隙内。
优选地，所述镁/铁-蒙脱石微观结构为：片状的蒙脱石和球状的镁/铁化合物；
优选地，所述的镁/铁化合物为氧化铁、硅酸镁的混合物。


3.根据权利要求1所述的一种复合土壤修复剂，其特征在于，所述镁/铁-蒙脱石和生物炭的质量比为1:9-10:0；
优选地，所述生物炭为小麦基生物炭；
优选地，所述镁/铁-蒙脱石材料与生物炭的质量比选自：1:9、3:7、4:6、或，10:0。


4.一种复合土壤修复剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将蒙脱石、氯化镁、草酸亚铁分别分散到水中，得到蒙脱石的分散液、氯化镁的分散液、草酸亚铁的分散液；
S2、将十六烷基三甲基溴化铵、氨水加入到所述蒙脱石分散液中反应，得到第一步分散液；将所述氯化镁分散液和草酸亚铁分散液加到所述第一步分散液中反应，得到第二步分散液；
S3、将所述第二步分散液进行水热处理完毕后洗涤，干燥，煅烧，得到镁/铁-蒙脱石；
S4、将所述镁/铁-蒙脱石材料与生物炭混合得到所述土壤修复剂。


5.根据权利要求4所述的一种复合土壤修复剂的制备方法，其特征在于，所述镁/铁-蒙脱石材料与生物炭按质量比为1:9-10:0混合；
优选地，所述蒙脱石分散液中蒙脱石与水的质量体积比为10g：300mL-40g：300mL，优选25g：300mL；
优选地，所述氯化镁分散液中氯化镁浓度为0-1mol/L，优选0.33mol/L；
优...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁兴中，张含妍，熊婷，钦陈程，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43