一种铊、砷污染土壤修复剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开铊、砷污染土壤修复剂及其制备方法和应用，膨胀珍珠岩粉末与氯化铁锰溶液，混合搅拌均匀得到膨胀珍珠岩载铁锰混合物；膨胀珍珠岩载铁锰混合物进行低温等离子体照射，得到活化膨胀珍珠岩载铁锰混合体；氢氧化钾水溶液与活化膨胀珍珠岩载铁锰混合体混合，搅拌均匀得到活化膨胀珍珠岩载铁锰沉淀浆；将活化膨胀珍珠岩载铁锰沉淀浆再次进行低温等离子体照射，得到铁锰基混合浆；将铁锰基混合浆真空烘干，研磨成粉，得到铁锰基混合粉；称取腐殖土、磷石膏、铁锰基混合粉，混合，搅拌均匀，得到铊、砷污染土壤修复剂。本发明专利技术制备的土壤修复剂可稳定土壤中99%铊和99%砷并可促进水稻根系生长，最高实现137%的水稻相对根系生长比。

【技术实现步骤摘要】
一种铊、砷污染土壤修复剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及土壤修复治理及新修复剂材料研发领域，具体涉及一种铊、砷污染土壤修复剂及其制备方法和应用。
技术介绍
铊在自然界中主要以一价(Tl(I))和三价(Tl(III))态氧化物形式存在，具有亲石性和亲硫性。铊及含铊污染物被美国环境保护署列为优先控制的毒害污染物，其具有较强的迁移性及生物富集性，其毒性仅次于甲基汞，高于锌、铅、铜、镉等重金属元素。近些年来，随着含铊矿产的过度开采，造成周边土壤的严重污染。土壤中不同形态的铊迁移活性不同，毒性不一样。砷污染物通常因农药过度喷洒、劣质化肥使用、含砷化工废液废泥偷排等原因被转移至周边土壤中。砷在自然界中主要以三价态(As(III))阳离子和五价态(As(V))阴离子形式存在。三价砷污染物的毒性远高于五价砷污染物。而五价砷污染物迁移活性要高于三价砷污染物。目前，关于铊、砷污染土壤的修复的研究报道不多，针对铊、砷污染土壤的治理可参考传统重金属污染土壤修复技术。土壤修复技术主要包括植物修复法、电动修复法、固化稳定化法、化学氧化法等。其中稳定化方法因存在操作简便、稳定效果较佳、对土壤肥沃力影响小等特点而被广泛应用。在使用稳定化方法过程中，其中影响污染物稳定化效果的因素包括污染物种类、稳定剂种类、施工方法等。考虑到铊、砷污染物价态变化对其毒性和迁移性的影响，针对铊、砷污染土壤处置的修复剂须同时具有较强的氧化性和吸附性。同时，所制备的土壤修复剂不能对土壤原有肥沃性和适耕性造成负面影响。目前对于铊砷污染土壤的稳定化治理，市场上还没有特定的稳定剂出现。因此，基于上述分析，研发一种高效的铊、砷污染土壤修复剂对解决上述问题显得尤为关键。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是提供了一种铊、砷污染土壤修复剂的制备方法。本专利技术还要解决的技术问题是提供了铊、砷污染土壤修复剂及其应用。技术方案：为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种铊、砷污染土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：1)分别称取氯化锰与氯化铁，混合，溶入水中，配制1～5M的氯化铁锰溶液；2)称取膨胀珍珠岩，研磨，过200～400目筛，得膨胀珍珠岩粉末；3)分别称取膨胀珍珠岩粉末与氯化铁锰溶液，混合，搅拌均匀，得到膨胀珍珠岩载铁锰混合物；4)将膨胀珍珠岩载铁锰混合物置于低温等离子体反应槽中，曝入空气，然后开启电源进行低温等离子体照射0.5～1.5小时，得到活化膨胀珍珠岩载铁锰混合体；5)将氢氧化钾水溶液与活化膨胀珍珠岩载铁锰混合体混合，搅拌均匀，得到活化膨胀珍珠岩载铁锰沉淀浆；6)将活化膨胀珍珠岩载铁锰沉淀浆再次置于低温等离子体反应槽中，曝入空气，然后开启电源进行低温等离子体照射0.5～1.5小时，得到铁锰基混合浆；7)将铁锰基混合浆真空烘干，研磨成粉，得到铁锰基混合粉；8)分别称取腐殖土、磷石膏、铁锰基混合粉，混合，搅拌均匀，得到铊、砷污染土壤修复剂。其中，所述步骤1)中的氯化锰与氯化铁摩尔比1～3∶10。其中，所述步骤3)中的膨胀珍珠岩粉末与氯化铁锰溶液固液比5～25∶100g/mL。其中，所述步骤4)和步骤6)中的低温等离子体作用电压为5～50kV。其中，所述步骤5)中氢氧化钾水溶液浓度为1.5～7.5M。其中，所述步骤5)中氢氧化钾水溶液与活化膨胀珍珠岩载铁锰混合体体积比1～3∶1。其中，所述步骤7)中烘干温度50～150℃。其中，所述步骤8)中腐殖土、磷石膏、铁锰基混合粉质量比5～15∶10～30∶100。本
技术实现思路
还包括所述的制备方法制得的铊、砷污染土壤修复剂。本
技术实现思路
还包括所述的铊、砷污染土壤修复剂在铊、砷污染土壤修复和/或水稻种植方面的应用。反应机理：将膨胀珍珠岩粉末与氯化铁锰溶液混合，搅拌过程中三价铁离子和二价锰离子通过静电吸附和表面羟基吸附在膨胀珍珠岩粉末表面。在低温等离子体照射过程中，空气中的氧气和水蒸汽在高压电极产生的放电通道中发生电离和解离，生成氢氧根自由基、氧自由基、氢自由基和水合电子。氢氧根自由基和氧自由基可将三价铁、二价锰和氯离子氧化，生成高价铁、四价锰氧化物、六价锰、七价锰、次氯酸根、氯酸根、高氯酸根等物质。次氯酸根、氯酸根、高氯酸根可进一步促进强化高价铁、四价锰氧化物、六价锰和七价锰的生成。氢自由基和水合电子可保留一部分三价铁离子和二价锰离子，避免其被氧化。将氢氧化钾水溶液与活化膨胀珍珠岩载铁锰混合体混合，搅拌过程中氢氧化钾与三价铁离子和二价锰离子生成层状铁锰氢氧化物。氢氧化钾与高价铁、四价锰氧化物、六价锰、七价锰反应生成高铁酸钾、锰酸钾和高锰酸钾。四价锰氧化物、高铁酸钾、锰酸钾和高锰酸钾吸附在层状铁锰氢氧化物表面。将活化膨胀珍珠岩载铁锰沉淀浆进行低温等离子体照射，氢氧根自由基和氧自由基不仅可进一步强化高锰酸钾和高铁酸钾的生成，还可使得层状铁锰氢氧化物发生水解聚合，生成聚合氯化铁锰。聚合氯化铁锰与四价锰氧化物、高铁酸钾、锰酸钾和高锰酸钾互混在一起。将铁锰基混合粉和腐殖土及磷石膏充分混合，腐殖土和磷石膏可强化修复剂吸水性，腐殖土和磷石膏可强化修复剂对三价铊和五价砷的吸附稳定性。有益效果：与现有技术相比，本专利技术的显著优点是：本专利技术制备过程简单，所用原料常见且易得。本专利技术利用等温等离子体处置膨胀珍珠岩载铁、锰混合体制备的铁锰基混合粉既具有强氧化性也具有强吸附性。本专利技术通过将铁锰基混合粉和腐殖土及磷石膏充分混合后制备的土壤修复剂可稳定土壤中99％铊和99％砷并可促进水稻根系生长，最高实现137％的水稻相对根系生长比。附图说明图1是本专利技术的流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限定本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。本专利技术中的膨胀珍珠岩来自河南信阳思牧达科技有限公司，膨胀珍珠岩元素由81.38％SiO2、11.52％Al2O3、2.41％K2O、1.58％MgO、1.48％TiO2、0.59％CaO、0.58％MnO、0.46％Fe2O3组成。铊、砷污染土壤制备：称取1kg未受污染的土壤样品，随后向土壤样品中掺入50mg铊和50mg砷，按照液体固体比1∶1ml/mg向土壤中加入水，搅拌均匀，陈化24小时后自然风干。实施例1氯化锰与氯化铁摩尔比对所制备的铊、砷污染土壤修复剂性能影响按照氯化锰与氯化铁摩尔比0.5∶10、0.7∶10、0.9∶10、1∶10、2∶10、3∶10、3.2∶10、3.5∶10、4∶10分别称取氯化锰与氯化铁，混合，溶入水中，配制1M的九组氯化铁锰溶液。称取膨胀珍珠岩，研磨，过200目筛，得膨胀珍珠岩粉末。按照膨胀珍珠岩粉末与氯化铁锰溶液固液比5∶100g/mL分别称取膨胀珍珠岩粉末与氯化铁锰本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铊、砷污染土壤修复剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1）分别称取氯化锰与氯化铁，混合，溶入水中，配制1~5M的氯化铁锰溶液；/n2）称取膨胀珍珠岩，研磨，过200~400目筛，得膨胀珍珠岩粉末；/n3）分别称取膨胀珍珠岩粉末与氯化铁锰溶液，混合，搅拌均匀，得到膨胀珍珠岩载铁锰混合物；/n4）将膨胀珍珠岩载铁锰混合物置于低温等离子体反应槽中，曝入空气，然后开启电源进行低温等离子体照射0.5~1.5小时，得到活化膨胀珍珠岩载铁锰混合体；/n5）将氢氧化钾水溶液与活化膨胀珍珠岩载铁锰混合体混合，搅拌均匀，得到活化膨胀珍珠岩载铁锰沉淀浆；/n6）将活化膨胀珍珠岩载铁锰沉淀浆再次置于低温等离子体反应槽中，曝入空气，然后开启电源进行低温等离子体照射0.5~1.5小时，得到铁锰基混合浆；/n7）将铁锰基混合浆真空烘干，研磨成粉，得到铁锰基混合粉；/n8）分别称取腐殖土、磷石膏、铁锰基混合粉，混合，搅拌均匀，得到铊、砷污染土壤修复剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种铊、砷污染土壤修复剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）分别称取氯化锰与氯化铁，混合，溶入水中，配制1~5M的氯化铁锰溶液；
2）称取膨胀珍珠岩，研磨，过200~400目筛，得膨胀珍珠岩粉末；
3）分别称取膨胀珍珠岩粉末与氯化铁锰溶液，混合，搅拌均匀，得到膨胀珍珠岩载铁锰混合物；
4）将膨胀珍珠岩载铁锰混合物置于低温等离子体反应槽中，曝入空气，然后开启电源进行低温等离子体照射0.5~1.5小时，得到活化膨胀珍珠岩载铁锰混合体；
5）将氢氧化钾水溶液与活化膨胀珍珠岩载铁锰混合体混合，搅拌均匀，得到活化膨胀珍珠岩载铁锰沉淀浆；
6）将活化膨胀珍珠岩载铁锰沉淀浆再次置于低温等离子体反应槽中，曝入空气，然后开启电源进行低温等离子体照射0.5~1.5小时，得到铁锰基混合浆；
7）将铁锰基混合浆真空烘干，研磨成粉，得到铁锰基混合粉；
8）分别称取腐殖土、磷石膏、铁锰基混合粉，混合，搅拌均匀，得到铊、砷污染土壤修复剂。


2.根据权利要求1所述的铊、砷污染土壤修复剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中的氯化锰与氯化铁摩尔比1~3:10。


3.根据权利要求1所述的铊、砷污...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄涛，宋东平，张树文，金俊勋，杜晶，周璐璐，刘龙飞，徐娇娇，
申请(专利权)人：常熟理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32